Ehhinakosiidi kasulik mõju diabeetilisele kardiomüopaatiale diabeetilistel Db/Db hiirtel

Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-post:audrey.hu@wecistanche.com

Xiang Zhang ja Yarong Hao

Sissejuhatus

Diabeetiline kardiomüopaatia (DCM) on diabeedi peamine tüsistus, millega kaasneb kõrge haigestumus ning kõrge risk südame-veresoonkonna haigustesse ja diabeetikute suremus.1 DCM-i esinemissagedus patsientidel, kellel on anamneesis diabeet 5 aastat või rohkem, on üle 44,4 protsenti , mis tõuseb 8 aasta pärast 56 protsendini.2,3 DCM on teatud tüüpi primaarne kardiomüopaatia, mis väljendub südamelihase fibroosirakkude apoptoosist ja mikrovaskulaarsetest kahjustustest põhjustatud südame struktuuriliste ja funktsionaalsete kõrvalekalletena diabeedihaigetel, kellel ei ole isheemilist või hüpertensiivset südamehaigust. võib esile kutsuda südame arütmia koos südamepõhjuse šokiga ja äkksurmaga südamepuudulikkuse korral.4 DCM-i keerulise patogeneesi ja selle kaugelearenenud staadiumis diagnoosimise tõttu puuduvad tõhusad ravimeetodid.5 Hüperglükeemia on DCM-i patogeneesi initsiatiiv. Pikaajaline hüperglükeemia põhjustab suhkurtõvega patsientide kardiomüotsüütides glükoosi ja lipiidide metabolismi häireid, mis põhjustab veresoonte endoteelirakkude ja muude kudede vigastusi, soodustades patoloogilisi muutusi, sealhulgas hüpertroofiat, nekroosi, apoptoosi ja müokardi interstitsiaalset fibroosi.6,7 Glükoos ja lipiid. ainevahetushäired on DCM-i patoloogiliste mehhanismide võtmeks. Seetõttu on kardiomüotsüütide energia metabolismi tõhus kontroll DCM-i jaoks oluline terapeutiline strateegia.

cistanche tubulosa raviDiabeetiline kardiomüopaatia

Müokardi lipiidide kogunemine DCM-is süvendab südamepuudulikkuse progresseerumist. PPAR- on rakuperoksidaaside, mitokondrite ja mikrosoomide rasvhapete oksüdatsioonisüsteemis erinevate seotud geenide põhiregulaator ning mängib võtmerolli lipiidide metabolismis ning põletiku ja immuunsuse reguleerimises.8 PPAR- parandab lipiidide metabolismi mitokondriaalse ja peroksidaasi rasvhapete beeta-oksüdatsioon, mida vahendab karnitiinpalmitoüültransferaas-I (CPT-I).9 Pikkade ja hargnenud rasvhapete10 oksüdeerimine vähendab lipoproteiinide ja VLDL-i sünteesi ja kogunemist.11 Sapphapete sünteesi kaudne reguleerimine soodustab kolesterooli eritumist12 ja pärsib põletikuga seotud geenide ekspressiooni. PPAR-i ekspressioon maksas on oluliselt madalam mittealkohoolse rasvmaksahaigusega patsientidel või pikaajalise kõrge rasvasisaldusega tarbimise loommudelitel.13,14 Everett jt näitasid, et maksaga seotud vabade rasvhapete tase tõusis oluliselt PPAR-knockout hiiremudelites nõrgestatud lipiidide metabolismi tõttu, soodustades maksa steatoosi.15 Need leiud viitavad sellele, et PPAR-l on oluline roll lipiidide metabolismi patogeneesis.

Ehhinosiid (ECH) on looduslik ühend, mis on eraldatud selle vartestcistanche tubulosa.ECH aktiivne kemikaal on fenüületanoid, millel on antioksüdantne, väsimusevastane, kasvajavastane ja põletikuvastane toime ning mis võib parandada mälu, närvide ja maksa kaitset ning tugevdada immuunregulatsiooni.16,17 db/db diabeetiliste hiirte puhul leiti, et ECH võib parandada insuliiniresistentsust, tõsta HDL taset ning vähendada TG, TC ja LDL taset, mis näitab, et ECH võib tõhusalt parandada diabeetiliste lipiidide metabolismi.18 Lisaks tõestasid Shimoda jt, et ehhinakosiid võib mõjutada lipiidide metabolismi, reguleerides hepatobiliaarse sterooli transpordiga seotud mRNA-d

ja ainevahetust.19 Varasemad uuringud on näidanud, et ECH reguleerib TGF- ja selle allavoolu geenide ekspressiooni, et parandada neerufibroosi db/db hiirtel.20 Selles uuringus, et paremini mõista ECH kaitsvat mõju müokardirakkude vigastustele DCM-i ja selle potentsiaalsete molekulaarsete mehhanismide uurimiseks kasutasime DCM-i haiguse mudelina db / db hiiri ja uurisime ECH regulatiivset mehhanismi (regulatiivseid mehhanisme) valkudel, mis kontrollivad glükoosi ja lipiidide metabolismi häireid, oksüdatiivset stressi ja apoptoosi kardiomüotsüütides. Meie eesmärk oli luua teoreetiline alus DCM-i tõhusaks raviks.

cistanche tubulosa

Materjalid ja meetodid

Kemikaalid ja reaktiivid

ECH pulber (HPLC-ga tuvastatud 94% puhtus, partii nr 190906) (täiendav joonis 1) saadi ettevõttelt Shanghai Medical Science Company, Ltd. (Shanghai, Hiina). ECH lahustati vees kontsentratsioonini 2 mg/ml ja hoiti 4 kraadi juures pimedas. ECH-d manustati annuses 100–500 mg/kg·d ja see langes oluliselt

vere glükoosisisaldus ja paranenud vere lipiidide tase.18 ECH näitas annusest sõltuvat hüpoglükeemilist ja hüperlipideemilist toimet.

Katseloomad ja ravi

Loomkatsed viidi läbi kooskõlas riiklike terviseinstituutide juhistega (NIH Pub. No 85-23, muudetud 1996). Protokollid kiitsid heaks katseloomade eetikakomitee ja Wuhani ülikooli Renmini haigla (Wuhan, Hiina, nr 20190517) loomade söötmiskeskus. Täiskasvanud isased C57BLKS/J db/db hiired ja db/m hiired (SPF klass) osteti Nanjingi ülikooli-Nanjingi biomeditsiiniuuringute instituudist (Nanjing, Hiina Rahvavabariik, number: SCXK (Sue) 2018-0001). Loomad pandi puuri Renmini haigla loomakeskuses (Wuhan, Hiina Rahvavabariik) toatemperatuuril (20 kraadi), suhtelise õhuniiskuse 50% -60% ja 12-h valguse/ tume tsükkel. Adaptiivne toitmine viidi läbi 1 tund ja hüpoglükeemilisi ravimeid ei manustatud.

Pärast karantiini määrati db/db hiired juhuslikult diabeedi mudelirühma (db/db rühm, n{{0}}), ECH ravirühma (db/db pluss ECH rühm, n=11 ) või db/m kontrollrühma (db/m, n=9). 8. nädalal manustati db/db ja db/m rühmade hiirtele suukaudselt 0,05 ml/10 g kehamassi soolalahust 10 nädala jooksul, samas kui hiirtele rühmas db/db pluss ECH manustati suukaudselt 300 mg/(kg/päevas)

ECH vastavalt kehakaalule 10 nädalat. Kolme rühma hiirte kehakaalu jälgiti kord nädalas ning hinnati söötmist, joomist ja aktiivsust. Kui hiired olid 8 tundi paastunud, võeti iga 2 nädala järel sabaotsast vereproovid (~50 ul), kasutades vere glükoosimõõturit ja testpaberit (Johnson & Johnson, New Brunswick, NJ, USA), et määrata vere glükoosisisaldust. . Pärast 10-nädalast sekkumist anesteseeriti hiired intraperitoneaalse süstiga 2-protsendilise pentobarbitaalnaatriumiga (Shanghai Harvest Company, Shanghai, Hiina Rahvavabariik) (100 mg/kg). Pärast kapillaarnõela sisestamist koguti veri ja seerum eraldati kiiresti ja säilitati analüüsiks temperatuuril -80 kraadi. Pärast südame perfusiooni külma-PBS-iga vere eemaldamiseks eemaldati vaba PBS filterpaberiga. Südamekude eraldati ja kaaluti ning mõõdeti südame kuivkaal. Hiirte kõht raseeriti, kõht avati pärast alkoholiga (70 protsenti) desinfitseerimist ning kõhu nahaalune rasvkude eemaldati kiiresti ja kaaluti märjaks. Hiirte sääreluud eraldati ja mõõdeti. Südame hüpertroofiat hinnati südame massi ja sääreluu pikkuse suhte (HW/TL) (mg/mm) kaudu. Südamekuded fikseeriti 4-protsendilise paraformaldehüüdiga (Google biotechnology, Wuhan, Hiina Rahvavabariik) ja müokardi koe morfoloogia jälgimiseks viidi läbi biopsiad. Ülejäänud südamekude pandi 1 tunniks vedelasse lämmastikku ja säilitati -80 kraadi juures enne RT-PCR ja Western blot analüüsi.

Ehhokardiograafia

Katse lõpus tehti ehhokardiograafilisteks mõõtmisteks ultraheli (VisualSonics, Toronto, ON, Kanada). Hiired anesteseeriti intraperitoneaalse 4-protsendilise kloraalhüdraadi süstimisega 30 mg/kg poole tunni jooksul, raseeriti, et paljastada rindkere piirkond, ja kinnitati tasasele plaadile. Määrati vasaku vatsakese süstoolne diameeter (DVD), LV diastoolne diameeter (LVD), LV väljutusfraktsioon (EF) ja LV fraktsionaalne lühenemine (FS).

Metaboolsed ja biokeemilised parameetrid

18 nädala vanuselt tsentrifuugiti vereproove seerumi kogumiseks 4 kraadi juures 20 minutit. Üldkolesterooli (TC), triglütseriidide (TG), vabade rasvhapete (FFA), kõrge tihedusega lipoproteiinkolesterooli (HDL-c) ja madala tihedusega tuvastamiseks kasutati automatiseeritud totaalset biokeemilist analüsaatorit (ADVID2400, Tokyo, Jaapan). lipoproteiin-kolesterool (LDL-c) seerumis.

Antioksüdatsioon: cistanche tubulosa

Oksüdatsiooniindeks ja antioksüdantide tase

Igast rühmast saadi värsked vasaku vatsakese müokardi koed (50 mg). SOD, GSH-px ja MDA tasemed müokardi rakkudes määrati kaubanduslike komplektide abil (Nanjing Jiangcheng Bioengineering Institute, Hiina).

Värvimine trikroom-, tunneli- ja Sudaan II-ga Iga hiirte rühma müokardi koe vasaku vatsakese piirkond fikseeriti 4-protsendilises paraformaldehüüdis 24 tunniks, sisestati parafiini, lõigati ja värviti HE-ga. Iga hiirte rühma müokardi kiudude patoloogilisi ja morfoloogilisi muutusi täheldati valgusmikroskoopia abil (JEOL, Tokyo, Jaapan). Südame müotsüütide apoptoos tuvastati Tuneli testidega (number 11684817910, Roche, USA). Südamekude töödeldi eelnevalt paraformaldehüüdiga, sisestati ja viilutati. Sektsioone pesti ksüleen I-ga (Shanghai, Hiina Rahvavabariik) (20 min) -ksüleen II (20 min) -veevaba etanooliga I (10 min) -veevaba etanooliga II (10 min) -95% alkoholiga (5 min){{ 14}} protsenti alkoholi (5 min)-80 protsenti alkoholi (5 min) −70 protsenti alkoholi (5 min) ja destilleeritud vett. Sektsioonid kuivatati loksutades ja vedeliku kadumise vältimiseks kasutati histokeemilisi harjarõngaid. Koe katmiseks lisati rõngastele proteaas K. Pärast 15-minutilist inkubeerimist 37 kraadi juures asetati objektiklaasid PBS-i (pH 7,4) ja pesti värvieemaldus loksutis (kolm korda 5 minuti jooksul). Reagendid 1 (TdT) ja 2 (dUTP) segati vahekorras 1:9 ja lisati koe sisemisele kattele. Segusid inkubeeriti veevannis 37 kraadi juures 60 min. Niiskuse säilitamiseks lisati väike kogus vett. Slaidid loputati PBS-is ja värviti DAPI-ga (Aspen bioloogiline, Wuhan, Hiina Rahvavabariik) pimedas 5 minutit. Slaidid loputati PBS-is ja paigaldati fluorestsentsivastase kustutajaga. Sektsioonid visualiseeriti fluorestsentsmikroskoopia abil ja pildistati. Lipiidide akumuleerumise jälgimiseks südame müotsüütides kasutati Sudaan II värvimist. Vasaku vatsakese kuded fikseeriti 10-protsendilises paraformaldehüüdis 30 minutiks, värviti Sudan red II-ga (Gefen, Shanghai, Hiina Rahvavabariik) toatemperatuuril 10 minutit, värviti 75-protsendilise alkoholiga ja värviti uuesti PBS-is 15 minutit. . Müokardi fibroosi suhe kogupindalasse Massoni värvitud trikroomsektsioonides määrati Image-Pro Plus kvantitatiivse tarkvara abil. Slaidid paigaldati glütseriini želatiini abil ja pildistati mikroskoopia abil.

Tulemused

ECH mõju Db / Db hiirtele

Hiirtel db/db rühmades ilmnes ilmselge polüfaagia ja polüuuria. Keha suurused olid samuti oluliselt suuremad kui db / m hiirtel. Kehakaal db/db rühmas suurenes oluliselt võrreldes db/m rühmaga (joonis 1A; **p<0.01). body="" weights="" of="" the="" db/db="" +="" ech="" group="" were="" significantly="" lower="" than="" those="" of="" the="" db/="" db="" group="" after="" 10="" weeks="" of="" ech="" treatment="" (figure="" 1a;=""><0.05). at="" week="" 15,="" the="" difference="" in="" body="" weight="" of="" each="" group="" gradually="" appeared="" after="" ech="" intervention.="" the="" abdominal="" fat="" thickness="" of="" mice="" in="" the="" db/db="" group="" was="" higher="" than="" those="" in="" the="" db/m="" group="" (figure="" 2b;=""><0.01). ech,="" therefore,="" improves="" obesity="" in="" db/db="" mice,="" the="" specific="" mechanisms="" of="" which="" require="" further="">

Tühja kõhu veresuhkru taset hinnati kord nädalas. Nagu on näidatud joonisel fig 1B, suurenes db/m hiirtega võrreldes tühja kõhu veresuhkru tase db/db hiirtel vanusega oluliselt ja ilmnes ilmselge hüperglükeemia (joonis 1B; *p<0.01). over="" a="" 10="" week="" period,="" fasting="" blood="" glucose="" levels="" in="" the="" db/db="" and="" db/db="" +="" ech="" group="" increased,="" whilst="" glucose="" levels="" in="" the="" db/m="" group="" remained="" stable.="" fasting="" blood="" glucose="" levels="" in="" the="" db/="" db="" +="" ech="" group="" were="" slower="" than="" those="" of="" the="" db/db="" group="" (figure="" 1b;=""><0.01), suggesting="" that="" ech="" markedly="" improved="" hyperglycemia="" in="" db/db="" diabetic="" mice.="" we="" speculated="" that="" ech="" could="" promote="" the="" synthesis="" of="" liver="" glycogen="" and="" inhibited="" the="" activity="" of="" α-glucosidase="" to="" suppressed="" glucose="" transport="" in="" the="" small="" intestine,="" significantly="" contributing="" to="">

Arutelu

Diabeetiline kardiomüopaatia jaguneb üldiselt neljaks etapiks. Esimeses etapis suurenes vasaku vatsakese mass, diastoolne düsfunktsioon ja väljutusfraktsioon (EF) normaalne. Isegi kliiniliselt asümptomaatiliselt suurenes müokardi fibroos, vähenes varajane diastoolne täidis ja vasaku vatsakese lõppdiastoolne rõhk tõusis.22 Teist etappi iseloomustab vasaku vatsakese massi suurenemine, paksenenud vatsakese seinad, süstoolne ja diastoolne düsfunktsioon (EF).<50%), mild="" cardiac="" dilatation.="" in="" the="" third="" stage,="" diastolic="" dysfunction="" and="" arterial="" hypertension="" contribute="" to="" systolic="" dysfunction="" and="" microangiopathy.="" stage="" iv,="" moderate-severe="" systolic="" dysfunction,="" cardiac="" dilatation,="" fibrosis,="" and="" microvascular="" and="" macrovascular="" lesions="" cause="" severe="" and="" irreversible="" changes="" in="" heart="" tissue="" ultimately.26="" myocardial="" cell="" apoptosis,="" necrosis,="" hypertrophy,="" and="" fibrosis="" increase="" leading="" to="" disorders="" of="" diastolic="" and="" systolic="" functioning.6,27="" this="" eventually="" develops="" into="" ischemic="" heart="" disease="" and="" heart="" failure.28="" in="" this="" study,="" blood="" glucose="" and="" serum="" lipid="" levels="" of="" db/db="" mice="" significantly="" increased="" in="" the="" db/db="" group.="" symptoms="" of="" obesity="" were="" also="" observed,="" including="" body="" weight="" changes="" and="" increases="" in="" the="" rate="" of="" hw/tl="" compared="" to="" the="" db/m="" group.="" he="" staining="" and="" masson's="" trichrome="" staining="" of="" the="" heart="" showed="" obvious="" pathological="" changes="" in="" the="" cardiac="" myocytes="" of="" the="" db/db="" group,="" including="" hypertrophy="" and="" necrosis,="" disordered="" cardiac="" myocytes,="" and="" high="" levels="" of="" extracellular="" matrix="" deposition.="" these="" data="" indicate="" that="" db/db="" mice="" exhibit="" early="" dcm="" under="" long-term="">

ATP on südame põhiline energiaallikas. Südameenergia saadakse FA oksüdeerimisel ja lagunemisel, mis moodustab ~70 protsenti südame energiavarustusest.29 Ülejäänud osa saadakse süsivesikutest, nagu glükoos ja piimhape.30 Diabeedihaigete südamed on allutatud suuremale energiatarbimisele ja südamelihase tasakaaluhäiretele. müokardi võime, mis on müokardi metaboolsete häirete peamine põhjus, sealhulgas vähenenud glükoosi metabolism ja suurenenud FA metabolism. See suurendab rasvhapete omastamist ja oksüdatsiooni, mis põhjustab rasvkoe kogunemist ja toksiliste rasvainete moodustumist, mis põhjustab otseselt DCM-i kahjustusi.31

Järeldused

Diabeetilise müokardiga db / db hiirtel on glükoosi ja lipiidide metabolism düsreguleeritud, mis põhjustab oksüdatiivse stressi ja apoptoosi taseme tõusu. See uuring kinnitas, et ECH võib PPAR/M-CPT-1/GLUT-4 signaalimise kaudu märkimisväärselt vähendada db/db hiirte pikaajalist hüperglükeemiat. Samal ajal parandas ECH oksüdatiivset stressi ja pärssis müokardi apoptoosi db / db DCM hiirtel, mis võib olla seotud paranenud energia metabolismiga. Kuigi nende mõjude aluseks olevaid mehhanisme ei avastatud, annavad need leiud DCM-i raviks uue suuna ja ECH kaitsva rolli müokardi vigastuse parandamisel.

Viited

1. Bauters C, Lamblin N, Mc Fadden EP, Van Belle E, Millaire A, de

Groote P. Diabeedi mõju südamepuudulikkuse riskile ja tulemusele. Südame-veresoonkonna Diabetol. 2003;1(8):1–2. doi:10.1186/1475- 2840-2-1

2. Tate M, Grieve DJ, Ritchie RH. Kas diabeetilise kardiomüopaatia sihipärased ravimeetodid on silmapiiril? Clin Sci. 2017;131(10):897–915. doi:10.1042/CS20160491

3. Khan H, Anker SD, Januzzi JJ jt. Südamepuudulikkuse epidemioloogia ilma südame isheemiatõveta suhkurtõvega patsientidel. J-kaart ebaõnnestus. 2019;25(2):78–86. doi:10.1016/j.cardfail.2018.10.015

4. Sheila K, Patel B. CTGF geeni −945 G/C polümorfismi ei seostata II tüüpi diabeediga isikutel südame- või neerutüsistustega. Südame-veresoonkonna Diabetol. 2012; 1(11):42.