卡维地洛对多柔比星诱导心肌病大鼠氧化应激的影响

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1、卡维地洛对多柔比星诱导心肌病大鼠氧化应激的影响 作者：俞捷， 王成华， 陶艾彬， 尹春阳， 汪建飞， 张国辉【摘要】 目的： 探讨卡维地洛(carvedilol, CVD)对多柔比星(adriamycin, ADR)致心肌病大鼠氧化应激水平的影响及其可能机制。方法： 采用腹腔注射多柔比星建立心肌病大鼠模型,随机分为卡维地洛组和多柔比星组，每组10只。另取正常大鼠10只为正常对照组。卡维地洛组每日给予卡维地洛60 mg/kg；多柔比星组、正常对照组每日给予相同体积生理盐水，观察8周。第9周行心脏超声和血流动力学检测，测定心室胶原含量，总抗氧化能力和丙二醛浓度。结果： 卡维地洛组与多柔比星组相比，

2、可显著提高左室射血分数(P<0.01)；降低心肌胶原容积分数(P<0.01)。与正常对照组相比，多柔比星组总抗氧化能力显著降低(P<0.01)，丙二醛浓度显著升高(P<0.01)；而与多柔比星组相比，卡维地洛组可显著提升总抗氧化能力(P<0.01)，明显降低丙二醛浓度(P<0.05)。结论： 卡维地洛能显著改善多柔比星引起的血流动力异常，改善心脏收缩与舒张功能，逆转心肌重塑，可能与其提高心肌抗氧化应激能力有关。 【关键词】 多柔比星； 卡维地洛； 氧化应激Abstract Objective: To investigate the influence of

3、oxygen stress in rat with adriamycininduced cardiomyopathy, and to intervene with the thirdgeneration blocker: carvedilol to explore its possible mechanism. Methods： Male SpragueDawley rats were administered adriamycin intraperitoneally injected. Randomly divided into two groups(n=10 in each group):

4、 carvedilol group(60 mg/kg daily), adriamycin group and another normal heart control group(giving an equivalent volume of 0.9% saline daily). After 8 weeks of remedy, echocardiography, hemodynamic parameters, the volumetric fraction of collagenous fibre(CVF) and oxidative stress including total anti

5、oxidation capacity(TAOC) and malondialdehyde(MDA) were studied. Results： Compared with adriamycin group, carvedilol group can significantly improve left ventricular ejection fraction(P<0.01) and depress CVF obviously(P<0.01). Compared with control group, adriamycin group can significantly decr

6、ease the activity of TAOC(P<0.01) and improve the contents of MDA greatly(P<0.01). The activity of TAOC in the carvedilol group was enhanced significantly compared with that in the adriamycin group(P<0.01). The contents of MDA in the carvedilol group were decreased compared with that in the

7、 adriamycin group(P<0.05). Conclusion： Carvedilol can relieve adriamycininduced hemodynamic abnormality evidently, improve cardiac systolic and diastolic function greatly and reverse ventricular remodeling.This mechanism may be concerned with its improvement to oxygen stress.Key words adriamycin;

8、 carvedilol; oxidative stress多柔比星(adriamycin, ADR)作为一种有效的蒽环类广谱抗癌药物,被广泛应用于治疗多种恶性肿瘤。然而,其具有严重的心脏毒性作用，长期使用可引起心肌损伤甚至心肌病。目前，对多柔比星所致的心肌损害尚缺乏理想的防治方法。研究表明，自由基介导的氧化应激反应在其发生发展中扮演了重要角色1。卡维地洛（carvedilol, CVD）是一种新型非选择性受体阻滞剂，大量实验证明它能够降低充血性心衰的病死率，已被推荐广泛应用于慢性心衰的治疗中2。同时卡维地洛还具有强大的抗氧化、抗细胞凋亡作用，可以抑制心肌损伤和逆转心肌重构3，4。本研究旨在观察

9、卡维地洛对多柔比星所致心肌病大鼠心功能水平、血浆总抗氧化能力和丙二醛浓度的影响，探讨卡维地洛对多柔比星心脏毒性的保护作用及其可能机制，从而为临床多柔比星心脏毒性的防治提供理论和治疗依据。1 材料与方法1.1 材 料1.1.1 实验动物 成年雄性SD大鼠，体质量(30050)g，购于江苏大学动物实验中心。1.1.2 仪器和设备 心脏彩超机，美国惠普公司 Sonos5500；高频超声探头，美国Agilent公司；S12型小动物电生理记录仪，澳大利亚Powerlab公司。病理切片机，德国Leica RM2135；显微照相系统，德国Leica QWIN3。1.1.3 主要试剂 多柔比星为浙江海正药业股

10、份有限公司产品；卡维地洛由北京巨能制药有限责任公司生产；总抗氧化能力测定试剂盒、丙二醛测定试剂盒均为南京凯基生物科技发展有限公司产品。1.2 方 法1.2.1 实验模型制备与分组 取健康雄性SD大鼠50只，随机分为正常对照组10只，造模组40只。造模组多柔比星以生理盐水稀释为2 mg/ml,于下腹直线旁，腹腔注射，剂量为2 mg/kg，每周一次，共8周，即多柔比星总累计量为16 mg/kg。在第9周对大鼠进行心脏彩超的检测，筛选出多柔比星心肌病模型复制成功的大鼠。 取20只造模成功的多柔比星大鼠模型，各组体质量的差异无统计学意义(P>0.05)。完全随机设计分为卡维地洛组和多柔比星组，每

11、组10只。卡维地洛组每日给予卡维地洛60 mg/kg；多柔比星组每日给予相同体积生理盐水。正常对照组10只，每日给予相同体积生理盐水。给药均采取灌胃方式，共观察8周。1.2.2 超声心动图检查 分别于给药前及给药后2，4，6和8周行超声心动图检测心功能的变化。氯胺酮腹腔注射(100 mg/kg)全身麻醉，8%Na2S前胸部脱毛。高频超声探头(15 MHz)于左室长轴乳头肌水平行心脏形态和功能检测，所有指标均在3个连续的心动周期中由两个观察者分别观测取平均值。计算左室舒张末期内径(LVDD)，左室收缩末内径(LVSD)，左室射血分数(LVEF)和左室缩短分数(LVFS)。1.2.3 血流动力学测

12、定 实验第9周，采用腹腔注射氯胺酮麻醉，分离右颈总动脉，逆行插入充满肝素的聚苯乙烯导管，送至左心室。观察并记录压力容积曲线（PV)，测算出心率、左室内压峰值（LVSP)、左室压力上升最大速率(+dp/dt max)、左室舒张末压(LVEDP)及左室压力下降最大速率(-dp/dt max)等血流动力学指标。1.2.4 血液生化指标检测 血流动力学检测完成后，取动脉血，分离血清，置于-80冰箱内保存。按试剂盒说明比色法测定总抗氧化能力和丙二醛浓度。1.2.5 组织病理学检测 无痛处死大鼠，取出心脏并用冰生理盐水洗净。称取左心室(包括室间隔)湿重，计算左心室湿重/体质量(LVRW, mg/g)作为左

13、心室重塑指标。分别取心脏的左室壁、右室壁及室间隔肌块各约1 cm1 cm，4%的低聚甲醛溶液固定，石蜡包埋、切片，HE染色，VG染色并计算胶原容积分数(CVF)，其余部分放入冻存管中-80保存。1.3 统计学分析 实验数据以s表示，采用SPSS13.0统计软件进行处理。组间比较用单因素方差分析，两两比较用SNK法，P<0.05为差异有统计学意义。2 结果 2.1 大鼠的一般状态观察 正常组大鼠全部存活，多柔比星组出现不同程度精神不振、厌食、活动减少、体质量下降、腹泻等症状，共存活6只。卡维地洛组食欲和活动状态较多柔比星组均有一定程度的改善，生存率为80%。2.2 超声心动图结果 与正常对

14、照组相比，多柔比星组LVDD及LVSD均明显增加（P<0.01），LVEF及LVFS均明显降低（P<0.01）。卡维地洛组LVSD，LVEF，LVFS均明显优于多柔比星组（P<0.01）。而LVDD与多柔比星组相比，差异无统计学意义（P>0.05）。见表1。2.3 血流动力学检测 与正常对照组相比，多柔比星组LVSP，dp/dt max显著降低（P<0.01），LVEDP显著升高（P<0.01）。卡维地洛组与多柔比星组相比，LVSP，dp/dt max均显著高于多柔比星组（P<0.01），LVEDP显著降低（P<0.01）。见表2。 表1 各组大

15、鼠超声心动图（略）Tab 1 Results of echocardiographic measurements in different groupsa: 与正常对照组比较，P<0.01；b: 与多柔比星组比较，P<0.01 表2 各组大鼠血流动力学指标（略）Tab 2 Results of hemodynamic measurements in different groupsa:与正常对照组比较，P<0.01；b: 与多柔比星组比较，P<0.01 2.4 总抗氧化能力和丙二醛浓度测定 血清中总抗氧化能力、丙二醛浓度测定结果显示，与正常对照组相比，多柔比星组总抗氧化

16、能力活性显著降低（P<0.01），丙二醛浓度显著升高（P<0.01）。卡维地洛组与多柔比星组相比，其总抗氧化能力显著升高（P<0.01），丙二醛浓度明显降低（P<0.05）。见图1，图2。 a:与正常对照组比较，P<0.01；b: 与多柔比星组相比较，P<0.01图1 各组大鼠血清总抗氧化能力比较（略）Fig 1 Results of serum concentration of TAOCmeasurements in different groupsa:与正常对照组比较，P<0.01；b: 与多柔比星组相比较，P<0.05图2 各组大鼠血清丙二

17、醛浓度检测结果（略）Fig 2 Results of serum concentration of MDAmeasurements in different groups2.5 组织病理学检测结果2.5.1心脏重塑指标检测结果 多柔比星组LVRW（2.410.08)与正常对照组(1.740.05)相比明显增加，P<0.01，而卡维地洛组LVRW(1.860.08)显著低于多柔比星组，P<0.01。2.5.2 胶原容积分数结果 多柔比星组胶原容积分数(0.1380.011)较正常对照组(0.0210.005)明显增加，P<0.01。而卡维地洛组胶原容积分数(0.0720.013

18、)较多柔比星组明显减低，P<0.01。2.5.3 HE染色，VG染色 心肌HE染色显示（图3）：正常对照组心肌细胞形态正常，胞质纹理清晰，肌纤维排列整齐，无心肌纤维的破坏，细胞间隙正常；多柔比星组部分肌原纤维溶解、坏死，心肌纤维断裂，心肌细胞间隙明显；卡维地洛组较多柔比星组有明显改善。VG染色结果显示（图4）：正常对照组只出现较少量红色胶原染色；多柔比星组可见大量红色胶原染色，插入至心肌纤维中；与多柔比星组相比，卡维地洛组胶原明显减少。 3 讨论 本研究以SD大鼠作为多柔比星心脏毒性的动物模型，多柔比星的剂量采用累积剂量16 mg/kg。该累积剂量足以引起心肌病样改变5。卡维地洛的剂量采

19、用较高剂量，可获得较为理想的效果6。多柔比星引起心肌损伤的机制仍不完全明确,但目前认为其与氧自由基密切相关1。多柔比星进入心肌细胞后，在微粒体中由NADPH及细胞色素P450还原酶还原为带一个多余电子的半醌多柔比星，其进一步与分子氧相互作用，触发级联反应，产生大量活性氧自由基( reactive oxygen species, ROS)。同时，多柔比星可介导心肌细胞内负责清除自由基的内源性抗氧化剂(如谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶及过氧化物酶等)的减少，进而引起广泛的脂质过氧化反应和线粒体破坏、线粒体DNA 突变等，最终引起心肌细胞的变性、坏死及间质的改变等病理变化，严重影响心

20、肌收缩和舒张功能7-10。在本实验中，多柔比星组大鼠心功能水平均显著低于正常对照组，心肌组织纤维化、心室重构明显，抗氧化应激能力显著降低。结果提示：多柔比星介导产生的自由基及其损伤细胞抗氧化能力，可能为其心肌毒性的一个重要机制。 卡维地洛是一种新型受体阻滞剂，其药理学特性较第一代和第二代更广。可非选择性阻断1，2和1，2肾上腺素能受体, 拮抗儿茶酚胺、血管紧张素、内皮素等一系列神经多肽的释放，使某些细胞因子如TNF，IL1，IL6等释放减少，改善细胞凋亡、胶原沉积。同时尚具有强大的抗氧化活性，可促进氧自由基的清除，降低氧化应激直接介导的负性肌力作用，并减少对金属蛋白酶2和caspase上游的激

21、活；并可以稳定线粒体膜，减少细胞色素C的释放，从而减少凋亡的发生，改善心肌重构3。在本实验中，卡维地洛组与多柔比星组相比，不论是心功能水平、心肌胶原含量，还是心室重塑逆转程度均有显著改善，而这一改变与心肌组织抗氧化能力的提升是相一致的。结果提示：提升组织的抗氧化应激能力可能为其重要机制之一。 综上所述，氧化应激在多柔比星心肌病的发生发展中可能扮演着一个重要角色，而这也为卡维地洛治疗多柔比星心肌病提供了理论支持。 (本文图3，图4见彩色插图）（略）【参考文献】 1 Quiles J, Huertas JR, Battino M, et al. Antioxdant nutrients and a

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