虎杖苷对ＬＰＳ感染大鼠心功能和心肌超微结构的影响
作者：薛翔 金春华 李莉 项静
【摘要】 目的 观察虎杖苷（polydatin, PD）对脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）感染大鼠心功能下降的改善效果及心肌纤维电镜下超微结构的改变。方法 正常Wistar大鼠18只，随机平均分为3组，分别为正常对照组（0．9%生理盐水）, LPS组（10 mg/kg LPS）和LPS+PD组（10 mg/kg LPS+10 mg/kg PD），分别观察其心功能指标（LVSP, LVEDP, ±dp/dt max）的改变，7 h后取心脏，透射电镜观察不同处理对心肌微结构的影响。 结果 LPS作用于大鼠7 h左右大鼠心功能指标有显著降低（P＜0．05），而LPS+PD组心功能指标此时尚维持在正常水平。电镜观察发现LPS刺激7 h后心肌微结构较正常组有显著的破坏，而LPS+PD组破坏程度较轻。结论 LPS对大鼠心肌纤维有破坏作用并导致心肌功能的下降，PD有保护心肌纤维的作用。?
【关键词】 心肌；虎杖苷；LPS
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【Abstract】 Objective To observe the influence of polydatin (PD) on myocardial function and ultrastructure of lipopolysaccharide (LPS) infected rats. Methods Adult wistar rats were randomly divided into control group (0．9% N．S．), LPS group (10 mg/kg LPS) and LPS+PD group (10 mg/kg LPS+10 mg/kg PD), myocardial functional parameters (LVSP, LVEDP, ±dp/dt max) were recorded for 7 hours, then observe the myocardial tissue with transmission electrical microscope. Results After LPS stimulation for 7 hours, myocardial function decreased significantly compared with control group (P＜0．05) and myocardial tissues are destroyed significantly. While the myocardial function and ultrastruction of LPS+PD group remain almost normal. Conclusion LPS can damage rat myofibril and cause myocardial function decrease, PD has protective effect to these damages.?
【Key words】 Myocardial; Polydatin; LPS
在感染性休克时，LPS是造成机体损伤的重要物质，可以对机体造成广泛的损害和影响[1]，并导致心肌收缩力减弱、心率减慢，严重的影响心脏功能[2，3]。研究发现虎杖苷（polydatin，PD）对烧伤和失血性休克实验动物有改善心功能的效果[4]，但对感染性休克动物的疗效和机制尚不十分明确。本实验通过观察PD对LPS感染动物心功能和心肌纤维超微结构改变的影响，以探讨PD在感染性休克救治中对心功能可能的保护机制。?
1 材料与方法?
1．1 实验动物与材料 成年Wistar大鼠（180~220 g），雌雄不限，南方医科大学动物实验中心提供。LPS： Salmonella typhosa, L6386, Sigma公司生产。PD：深圳海王天然药物室，批次20061129，南方医科大学休克微循环实验室提供。Power Lab 8/30型生理数据高速采集系统：澳大利亚ADINSTRUMENTS公司。透射显微镜：Hitachi 7500，日本日立公司。?
1．2 实验分组 成年Wistar大鼠18只，随机平均分为3组，分别为正常对照组（股静脉注射0．9%生理盐水）、LPS休克组（股静脉注射10 mg/kg LPS）和LPS+PD组（股静脉同时注射10 mg/kg LPS +10 mg/kg PD），各处理组注射液量均为0．2ml。动物插管手术完成后30 min再实施各种处理，以使各项生理指标初始值为正常的水平。观察各处理组动物心功能指标改变；7 h后处死动物，取心脏作电镜观察。?
1．3 大鼠心功能测定方法 Wistar大鼠，肌内注射13．3%乌拉坦和0．5%氯醛糖麻醉（0．6 mg/100 g体质量），于左侧颈动脉用PE50管插管至左心室，连接Power Lab 8/30型生理数据高速采集系统，观察记录左心室峰压 （LVSP）、左室舒张末期压（LVEDP）和左心室内压最大上升（下降）速率（±dp/dt max），以判断心脏收缩和舒张功能。?
1．4 透射电子显微镜观察 取大鼠心脏后，切成1 mm×1 mm×1 mm 组织块，4%多聚甲醛固定，常规方法制片，醋酸铀加柠檬酸铅染色，透射电镜下放大20 000倍观察。?
1．5 统计学方法 所得数据采用均数±标准差（x±s）表示，应用SPSS 11．5软件作One-Way ANOVA处理，两两比较使用LSD方法，P＜0．05差异有统计学意义。?
2 结果?
2．1 PD对LPS感染大鼠心脏收缩功能的影响 LPS注射入体内7 h左右，动物心功能开始急剧下降，并陆续死亡，LPS感染大鼠7 h反映大鼠心脏收缩功能的指标LVSP值为（48．31±11．03）mm Hg，与对照组7 h（126．81±15．56）mm Hg，LPS+PD组7 h（107．60±21．83）mm Hg相比，有显著降低（P＜0．01）；dp/dt max（1089．69±403．81）mm Hg/s与对照组（4000．36±1000．54）mm Hg/s、LPS+PD组（3817．05±951．83）mm Hg/s之间也有显著降低（P＜0．01）；具体结果见图1。以上结果提示LPS作用于在体内大鼠，可以使心肌收缩功能有显著的下降，而LPS+PD组大鼠心肌收缩功能在7 h时则能维持在相对正常的水平，提示PD对LPS损伤心肌收缩功能有一定的保护作用。?
2．3 不同处理组大鼠心肌组织电镜观察结果 正常对照组心肌组织（图3 A）未见明显病改变，心肌纤维排列整齐且紧密，横纹清晰可见，肌小节完整，Z线清晰明显；LPS组（图3 B）心肌纤维明显的出现断裂和彼此分离、排列杂乱，部分肌细胞坏死，且溶解断裂的肌纤维处于舒张状态，尚未被破坏的心肌纤维则处于代偿性的强烈收缩状态，心肌纤维横纹模糊不清，线粒体大量增加且体积变大，且有溶酶体数目增加；LPS+PD组（图3 C）心肌纤维也有部分的断裂和溶解、肌细胞坏死、肌纤维彼此分离，有线粒体数量的增加，但破坏程度小于LPS组，尚未被LPS破坏的肌纤维排列整齐，横纹、Z线尚可见。以上组织学改变与心肌功能下降的趋势吻合。?
3 讨论?
以前的研究发现，即使进行救治，感染性休克心脏仍会存在收缩功能改变，这些改变在感染性休克发生后的1~4 d即可出现，心肌抑制和心室扩张在最初几天明显，而且在存活者中呈可逆性，7~10 d恢复正常，而死亡病例则表现为持续的心室功能障碍[5]。心肌细胞和骨骼肌细胞一样，在结构上最突出的特点是含有大量的肌原纤维和丰富的肌管系统，且排列高度规则有序。心肌细胞是体内耗能做功、完成心脏收缩功能的单位。因此，心肌肌纤维的结构完整与否，对心肌收缩功能有着关键性的影响[6]。LPS是否是直接破坏了心肌肌纤维，使心肌无法完成正常的收缩功能以及虎杖苷能否保护心肌纤维的完整成为研究的重点。?
实验发现，在注射LPS后4~6 h，部分大鼠的血压开始下降，而代表收缩功能指标的LVSP和dp/dt max则有较显著下降的趋势，而代表舒张功能指标的LVEDP和-dp/dt max则相对改变并不显著，且血压降低的程度并不显著。在LPS注射7 h后，大鼠的LVSP、dp/dt max和血压开始显著下降，并在短时间内死亡，而LPS+PD组和对照组大鼠在7 h后未观察到心功能的显著改变，也未有大鼠死亡。以上的结果提示LPS在体内可以造成心肌功能的显著降低，并可引起休克导致死亡的发生，而PD则有保护心功能免受LPS破坏的作用。此外本次实验发现LPS作用下心肌收缩功能下降较舒张功能更为严重，原因需作进一步研究。?
从超微结构水平观察LPS刺激后心肌组织改变可以进一步确认LPS造成的损伤以及PD是否具有保护作用。心肌具有横纹肌的一般性结构，而肌原纤维是心肌细胞的收缩结构，其损伤必然导致心脏收缩性的下降，线粒体是细胞的能量供应站，心肌线粒体极为丰富，构成心肌细胞胞浆的30%左右，几乎参与胞浆中所有的代谢过程[7]。有研究[8]发现线粒体损伤存在于感染性休克的患者中，而且其损伤的程度与预后直接相关。电镜检查发现，LPS感染组大鼠心肌细胞与正常组相比同样有显著的差异，几乎对细胞内重要的细胞器都造成损伤，心肌闰盘存在轻微损伤、肌纤维肿胀、扭曲、分离，甚至大范围溶解，某些LPS感染心肌样本中甚至发现，肌细胞膜已被完全破坏，线粒体大量增生膨胀占据细胞绝大部分面积，肌纤维基本不可见。而虎杖苷处理组心脏组织超微结构的损伤程度尤其对肌纤维和线粒体的破坏程度相对较轻。以上结果提示线粒体的改变和肌纤维的溶解破坏可能是心肌受损、收缩功能下降的重要途径和因素，而PD组心肌微结构的损害较为轻微与其处理组大鼠心功能维持在相对正常的水平相吻合。?
至于PD对心肌的保护作用机制，研究发现LPS可引起心肌表面有活性的β-肾上腺素能受体数量下降，而PD则有抑制这种变化的能力[9]；也有研究发现PD可以改变LPS感染后肌细胞的PKC活性[10]，这都可能是PD起到保护LPS感染时心肌的机制之一，而PD是否还可通过其它途径阻断LPS对心肌的破坏从而起到保护心功能的作用还需进一步研究。?
参 考 文 献?
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［2］ Carlson D, Maass DL, White DJ，et al. Antioxidant vitamin therapy alters sepsis-related apoptotic myocardial activity and inflammatory responses. Am J Physiol Heart Circ Physiol,2006, 291(6): 2779-2789.?
［3］ Joshi MS, Julian MW, Huff JE，et al. Calcineurin Regulates Myocardial Function during Acute Endotoxemia. Am J Respir Crit Care Med,2006,173(9): 999-1007.?
［4］ 赵克森. 虎杖苷抗休克的机理研究. 微循环学杂志, 2006,16(2): 1-5.?
［5］ Kumar A, Haery C, Parrillp JE. Myocardial dysfunction in septic shock. J Cardioth Vasc Anesth, 2001, 15(3): 364- 376.?
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