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心肌炎(myocarditis)是心脏的炎症性疾病,是扩张型心肌病(dilatedcardiomyopathy, DCM)的主要病因,并可导致青少年发生心力衰竭及猝死。心肌炎的具体发病机制仍未完全清楚,但越来越多的证据表明炎症和免疫因素在心肌炎和DCM的发病中起着至关重要的作用。因此,抗炎治疗和免疫治疗已经成为近年来的研究热点。
由心肌肌球蛋白免疫诱导的实验性自身免疫性心肌炎(experimentalautoimmune myocarditis,EAM)大鼠模型可以作为人类急性心肌炎疾病的模型。EAM是T细胞介导的疾病,免疫后的21天为心脏炎症的高峰期。单核细胞/巨噬细胞及T细胞分泌的细胞因子在EAM的发生和发展中均起着至关重要的作用,抑制炎性细胞因子、Th1及Th17型细胞因子可以缓解EAM的心肌损伤。
NF-κB是一种快反应转录因子,它能够调节编码细胞因子、趋化因子和粘附分子的基因表达。NF-κB在EAM的心肌损害的调节过程中起着非常关键的作用,之前有研究表明在EAM大鼠中,通过减少促炎细胞因子如IL-1β、TNF-α和IL-6而起到的心脏保护作用有可能是通过抑制NF-κB的激活而实现的。另外,抑制NF-κB也能够抑制T细胞的激活。
大黄素(1,3,8-三羟基-6甲基蒽醌)是一种蒽醌衍生物,长期以来一直被用做抗炎剂。大黄素具有抗炎和免疫抑制作用。虽然大黄素的抗炎作用机制尚未完全阐明,但大黄素已经被证实能够抑制炎性细胞因子的产生和T淋巴细胞的增殖。
在这项研究中,我们观察了大黄素在自身免疫性心肌炎中的作用,并研究其是否通过抑制NF-κB的激活及抑制炎性细胞因子、Th1型及Th17型细胞因子的产生而对EAM有一定的保护作用。
材料与方法
(1)6周龄雄性Lewis大鼠32只,购于北京维通利华实验动物技术有限公司。Lewis大鼠随机分为四组:EAM组,低剂量大黄素组,高剂量大黄素组和对照组。于实验0天及7天,EAM组和大黄素组用心肌肌球蛋白/完全弗氏佐剂免疫,而对照组仅用完全弗氏佐剂假性免疫。低剂量大黄素组和高剂量大黄素组于0天起,分别给予25mg和50mg大黄素每日一次灌胃治疗,共21天,而EAM组和对照组每日给予蒸馏水灌胃。每日测量大鼠体重,21天时行心脏超声心动图检查后处死大鼠,腔静脉取血,心脏称重,评价肉眼心脏病理积分,计算心脏/体重比(heart weight/bodyweight,Hw/Bw)。
(2)21天时经胸廓进行心脏超声心动图检查。M型超声心动图在乳头肌水平测量左室舒张末内径(LVEDd)和左室收缩末内径(LVEDs);计算左室短轴缩短率(LVFS)。
(3)心肌组织10%福尔马林固定,石蜡包埋切片,行HE染色及Massons染色后光镜下观察心肌组织炎细胞浸润程度,计算病理积分。
(4)采用Western blot法检测心肌组织NF-κ Bp65蛋白的表达水平。
(5)采用ELISA法检测血清中IL-1β、TNF-α、 IFN-γ及IL-17的水平。
(6)各实验组数据均采用x±s表示,利用spss11.5统计软件分析,统计学差异比较采用t-检验或采用单因素方差分析。P<0.05为有统计学差异。
结果:
(1)超声心动图分析结果:EAM组及大黄素组大鼠的心脏左室功能指数(LVEDs,LVEDd和LVFS)与对照组相比均有显著的统计学差异。大黄素组大鼠的LVEDs与LVEDd与EAM组相比明显减小,而LVFS则明显增高。结果说明,大黄素的治疗抑制了EAM大鼠的左室心肌重塑,改善了心脏功能。
(2)心脏/体重比(Hw/Bw):与对照组相比,EAM组的体重明显下降而心脏明显增大。大黄素明显抑制了由于炎症所致的心脏重量增加,心脏重和心脏/体重比值均比EAM组明显下降。
(3)病理积分:大黄素组的肉眼观病理积分较EAM组明显降低。镜下观,对照组无炎症细胞浸润。在EAM组,可以观察到中性粒细胞、单核细胞及多核巨细胞浸润明显。大黄素的治疗显著减轻了炎症细胞的浸润,大黄素组镜下观病理积分较EAM组显著降低。此外,我们用组织学评分进行半定量评估,结果显示大黄素组的病理积分显著低于EAM组。总之,大黄素减轻了EAM大鼠的心肌炎症程度。
(4)心肌组织NF-κBp65的表达水平:Western blot的结果显示在EAM组和大黄素组NF-κBp65的水平较对照组均明显升高(P<0.05)。经大黄素干预后,大黄素组NF-κBp65的水平较EAM组明显降低(P<0.05)。这个结果说明大黄素可通过抑制NF-κBp65通路对心肌组织起到保护作用。
(5)血清细胞因子水平:在实验的21天,通过ELISA法检测各组大鼠血清中细胞因子IL-1β、TNF-α、IFN-γ和IL-17的水平。血清中促炎细胞因子(IL-1β,TNF-α)和Th1(IFN-γ)、Th17(IL-17)型细胞因子水平在EAM组较对照组显著升高。在大黄素组,这些细胞因子的水平较EAM组明显降低。这个结果说明,大黄素可能通过抑制炎性细胞因子、Th1及Th17型细胞因子的产生而减轻心脏的炎症反应。
结论:
我们的研究结果显示,大黄素的干预显著改善了实验性自身免疫性心肌炎大鼠的左心功能,并降低了大鼠的心肌炎症程度。大黄素对EAM大鼠的心脏保护作用与抑制炎症细胞因子(IL-1β,TNF-α)、Th1型细胞因子(IFN-γ)及Th17型细胞因子(IL-17)的产生及NF-κBp65信号转导通路的激活有关。