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環(huán)特斑馬魚研究丨二十五味肺病丸改善斑馬魚微血管功能障礙及機(jī)制的探究
發(fā)布時(shí)間:2022-1-19本項(xiàng)目為國家新藥創(chuàng)制科技重大專項(xiàng)基金項(xiàng)目(2017ZX 09031059)。

核心摘要
目的:觀察二十五味肺病丸是否能夠改善微血管功能障礙并探究其潛在機(jī)制。
方法:利用花生四烯酸誘 導(dǎo)建立斑馬魚血栓模型,檢測二十五味肺病丸給藥組和對(duì)照組斑馬魚心輸出量和血流速度;用辛伐他汀誘導(dǎo)建立 斑馬魚微血管缺失模型,計(jì)算斑馬魚腸下血管面積和斑馬魚體節(jié)間血管直徑;給予普納替尼誘發(fā)斑馬魚血管內(nèi)皮 損傷模型,觀察尾靜脈血栓形成情況,以評(píng)價(jià)二十五味肺病丸對(duì)微血管功能的影響。
結(jié)果:與對(duì)照組相比,二十五味 肺病丸給藥組(27.8 mg/L)心輸出量顯著性增加(0.11 vs 0.19 nL/s,P<0.05),血流速度顯著增加(398 vs 693 μm/s,P< 0.001),腸下血管面積增加(19 335 vs 25 041 像素,P<0.05),微血管再生促進(jìn)作用增強(qiáng);同樣,給予二十五味肺病丸 處理后(83 和 250 μg/mL),斑馬魚節(jié)間血管直徑明顯增大(8.7 vs 11.5 vs 11.8 像素,P<0.001),血栓發(fā)生率顯著下降。
結(jié)論:二十五味肺病丸可以改善微血管功能障礙,其可能是通過改善微血管血流動(dòng)力學(xué)作用,減少血管內(nèi)皮損傷,促進(jìn)內(nèi)皮再生和減少血栓生成實(shí)現(xiàn)。
● 綜述
1954年第一屆國際微循環(huán)會(huì)議正式提出了“微循環(huán)"這一概念,是指微動(dòng)脈和微靜脈之間的血液循環(huán)。健全的微循環(huán)功能是機(jī)體正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要前提。微血管的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、功能和血流動(dòng)力學(xué)的破壞如血栓、血管內(nèi)皮受損、心輸出量病理性減少等危險(xiǎn)因素發(fā)生時(shí),可導(dǎo)致微循環(huán)功能障礙,造成各器官組織營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣供應(yīng)減少,代謝廢物的積累,引起細(xì)胞損傷和器官功能異常,嚴(yán)重者可危及生命。
大量研究表明,微血管的功能異常導(dǎo)致的微循環(huán)功能障礙與肥胖、糖尿病、心血管疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病等密切相關(guān)。二十五味肺病丸是始載于《四部醫(yī)典》的經(jīng)典名方,其主要成分為獐牙菜、紅花、檀香、牛黃、懸鉤木、沙棘膏、訶子等25味藥材,是傳統(tǒng)藏藥理論與現(xiàn)代制藥技術(shù)相結(jié)合研發(fā)出的新型藏藥,藥物性質(zhì)更加穩(wěn)定,具有口服順應(yīng)性好,生物利用度高的特點(diǎn)。主要用于各種肺病引起的咳嗽,胸脅痛,呼吸急促等呼吸道疾病。
有研究表明,二十五味肺病丸能夠促進(jìn)巨噬細(xì)胞吞噬功能、增強(qiáng)腸道蠕動(dòng)等作用。二十五味肺病丸中含有紅花等具有止血、養(yǎng)血、促進(jìn)新組織再生的成分,并且能夠全面消除肺部毒素,修復(fù)呼吸道損傷,因此在肺部炎癥改善方面有較好的療效,考慮到心血管系統(tǒng)尤其是微循環(huán)在改善炎癥和組織新生中的關(guān)鍵作用,推測二十五味肺病丸是否參與改善微血管功能。
本研究發(fā)現(xiàn),二十五味肺病丸能夠增加血栓斑馬魚心輸出量和血流速度,改善斑馬魚辛伐他汀誘發(fā)的微血管缺失,促進(jìn)微血管再生,并且能夠減少內(nèi)皮細(xì)胞的損傷,降低血栓的發(fā)生率,為二十五味肺病丸的臨床應(yīng)用提供了藥理學(xué)依據(jù)。
● 實(shí)驗(yàn)方法
1. 斑馬魚血栓模型及檢測
隨機(jī)選取180尾受精后3天(3dpf)的野生型 AB 系斑馬魚置于六孔板中(30尾/孔)。正常對(duì)照組給予溶劑對(duì)照,陽性對(duì)照組給予阿司匹林(25mg/L);給藥組給予二十五味肺病丸27.8、83.3和250μg/mL,其后除正常對(duì)照組外其余各組給予花生四烯酸干預(yù)1h 建立血栓模型,每組隨機(jī)取10尾斑馬魚置于心跳血流分析系統(tǒng)下 錄制斑馬魚血流視頻,分析統(tǒng)計(jì)斑馬魚心輸出量(O)和血流速度(V),評(píng)價(jià)心輸出量增加作用和血流 速度增加作用,以心輸出量和血流速度的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義分別評(píng)價(jià)其對(duì)花生四烯酸誘導(dǎo)血栓模型斑馬魚血流動(dòng)力學(xué)的改善作用。
其微血管血流動(dòng)力學(xué)改善作用計(jì)算公式如下:

2. 微血管缺失模型及檢測
隨機(jī)選取180尾受精后24h的轉(zhuǎn)基因血管熒光斑馬魚,置于六孔板中 (30 尾/孔)。正常對(duì)照組給予溶劑對(duì)照,模型組給予辛伐他?。?5 mg/mL)處理后,陽性對(duì)照組給予黃芪甲苷(23.5 μg/mL),藥物組給予二十五味肺病丸27.8、83.3和250μg/mL,處理2天后,每組隨機(jī)取 10 條斑馬魚在熒光顯微鏡下觀察斑馬魚腸下血管、拍照并保存圖片。通過圖像分析,計(jì)算斑馬魚腸下血管面積(S),以腸下血管面積的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義評(píng)價(jià)藥物 對(duì)辛伐他汀誘發(fā)的斑馬魚微血管缺失的再生作用。
對(duì)斑馬魚微血管缺失的再生作用計(jì)算公式如下:

3. 斑馬魚血管內(nèi)皮損傷模型及檢測
隨機(jī)選取180尾5dpf轉(zhuǎn)基因血管熒光斑馬魚(30 尾/孔)。正常對(duì)照組給予溶劑對(duì)照,模型組給予普納替尼處理后,陽性對(duì)照組給予阿司匹林(45μg/mL),藥物組給 予二十五味肺病丸27.8、83.3和250μg/mL,24 h 后 每個(gè)實(shí)驗(yàn)組隨機(jī)選取10尾斑馬魚在熒光顯微鏡下拍照并采集數(shù)據(jù),拍照部位統(tǒng)一選取泄殖孔上方對(duì)應(yīng)的三根血管,通過圖像分析,計(jì)算斑馬魚體節(jié)間血管直徑(D)。以體節(jié)間血管直徑的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義評(píng)價(jià)不同藥物對(duì)普納替尼誘發(fā)的斑馬魚血管內(nèi)皮損傷的保護(hù)作用。
對(duì)斑馬魚血管內(nèi)皮損傷(直徑減小)的保護(hù)作用計(jì)算公式如下:

觀察記錄血栓發(fā)生尾數(shù),計(jì)算各組斑馬魚血栓發(fā)生率(%),以血栓發(fā)生率評(píng)價(jià)不同藥物誘發(fā)的血管內(nèi)皮損傷所致血栓的保護(hù)作用。
● 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
1. 確定斑馬魚對(duì)二十五味肺病丸的大耐受濃度
斑馬魚血栓建模成功后,給予不同濃度的二十五味肺病丸,觀察斑馬魚的死亡情況。二十五味肺病丸濃度為125和250μg/mL時(shí),斑馬魚未產(chǎn)生任何明顯的不良反應(yīng),也未引起斑馬魚死亡,在500和1000μg/mL濃度下均誘發(fā)100%(30/30)斑馬魚心率和血流減慢,在1500、2000 μg/mL濃度下分別誘發(fā) 26.7%(8/30)和100%(30/30)斑馬魚死亡(見表1)。因此確定血栓模型斑馬魚對(duì)二十五味肺病丸的大耐受濃度為 250μg/mL。

表1 二十五味肺病丸處理后濃度-致死性
2、二十五味肺病丸改善斑馬魚微循環(huán)血流動(dòng)力學(xué)
與正常對(duì)照組(0.36 nL/s)相比,模型對(duì)照組斑馬魚心輸出量(0.11 nL/s)顯著下降,提示模型建立成功。與模型對(duì)照組相比,陽性對(duì)照藥阿司匹林25μg/mL濃度組、二十五味肺病丸27.8μg/mL濃度組斑馬魚心輸出量明顯增加(0.11vs 0.30nL/s,P<0.001;0.11vs0.19 nL/s,P<0.05),心輸出量增加作用為76%和32%。
通過進(jìn)一步檢測二十五味肺病丸對(duì)血栓斑馬魚模型的血流速度的作用,與模型對(duì)照組相比,陽性對(duì)照藥阿司匹林25μg/mL濃度組、二十五味肺病丸27.8和83.3μg/mL濃度組斑馬魚心輸出量明顯增加(398vs978 μm/s,P<0.001;398vs693μm/s,P<0.001;398vs594μm/s,P<0.05),血流速度增加百分比分別為74%、37%和25%,以上結(jié)果提示二十五味肺病丸能夠增加血栓斑馬魚心輸出量,加快血流速度,改善微循環(huán)血流動(dòng)力學(xué),見表2。

3、二十五味肺病丸促進(jìn)微血管再生
確定該模型中二十五味肺病丸的大耐受濃度后,進(jìn)一步檢測了二十五味肺病丸對(duì)微血管再生的影響。與正常組比較,微血管缺失模型組腸下血管面積明顯減少(P<0.001)。
與模型對(duì)照組相比,二十五味肺病丸濃度為0.11μg/mL、0.33μg/mL和1μg/mL組斑馬魚腸下血管面積顯著升高(P<0.001),對(duì)微血管再生的促進(jìn)作用分別為75%、78%和91%(P<0.001,見圖1、表3)。以上結(jié)果提示二十五味肺病丸能夠改善微血管損傷,促進(jìn)微血管的再生。


4、二十五味肺病丸改善血管內(nèi)皮損傷
確定大耐受濃度和建模成功后,進(jìn)一步檢測各組斑馬魚節(jié)間血管直徑和血栓形成情況。與模型組相比,二十五味肺病丸0.11、0.33和 1μg/mL組節(jié)間血管直徑分別為10.2、11.5和11.8像素,對(duì)血管內(nèi)皮的保護(hù)作用分別為29%、56%和61%(P>0.05、P<0.001、P<0.001,見表 4);

同樣,與模型組血栓發(fā)生率(87%)相比,濃度為28、83和250 μg/mL的二十五味肺病丸斑馬魚血栓發(fā)生率分別為73%、50%和33%,與模型對(duì)照組比較,各組P>0.05、P<0.01、P<0.001(見表5)。

以上結(jié)果提示二十五味肺病丸能夠?qū)Π唏R魚血管內(nèi)皮損傷具有保護(hù)作用。
● 討論
正常的微循環(huán)功能是保證體內(nèi)重要臟器維持正常功能的重要前提,微血管的形態(tài)、結(jié)構(gòu),以及血流動(dòng)力學(xué)的完整性是保障微循環(huán)功能正常的重要 條件。在血管內(nèi)皮細(xì)胞受損、心輸出量病理性減少、 血栓發(fā)生等危險(xiǎn)因素發(fā)生時(shí),微循環(huán)嚴(yán)重受損,直接危害機(jī)體健康。
大量研究表明微血管功能障 礙誘發(fā)微循環(huán)功能失調(diào),是高血壓、肥胖和糖尿病 及許多神經(jīng)系統(tǒng)、心腦血管等疾病的重要發(fā)病因素。目前關(guān)于改善微循環(huán)的藥物多樣,治療效果參差不齊,不良反應(yīng)明顯,總體而言效果不盡人意, 尋找新的靶向微循環(huán)功能改善的藥物迫在眉睫。
二十五味肺病丸是始載于《四部醫(yī)典》的經(jīng)典明方,其主要成分為獐牙菜、紅花、檀香、牛黃、懸鉤木、沙棘膏、訶子等25味藥材,其中紅花、牛黃等主要成分已經(jīng)被證明能夠增強(qiáng)心肌興奮性、促進(jìn)血液循環(huán)等改善心血管功能的效用,并且二十五味肺病丸對(duì)肺部炎癥有較好的療效,局部微循環(huán)的功能和炎癥改善息息相關(guān),因此二十五味肺病丸能否改善微循環(huán)功能障礙值得探究。
本研究選用了斑馬魚作為模式動(dòng)物模型,探討了二十五味肺病丸在斑馬魚花生四烯酸誘導(dǎo)的血栓模型、普納替尼以及辛伐他汀誘導(dǎo)的微血管損傷模型和血管內(nèi)皮損傷模型中的作用,結(jié)果發(fā)現(xiàn)二十五味肺病丸能夠改善微循環(huán)血流動(dòng)力學(xué),實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)二十五味肺病 丸能夠增加斑馬魚 25%的血流速度,大增加32%血栓斑馬魚的心輸出量,這表明二十五味肺病丸能夠通過調(diào)節(jié)心肌收縮能力,促進(jìn)心臟泵血,從而增加微血管血壓,保障微循環(huán)充盈壓,有助于改善病 變局部的物質(zhì)交換。
炎癥發(fā)生時(shí),組織局部的脈管 系統(tǒng)常常受損,因此微循環(huán)血管損傷的改善和血管 新生在改善炎癥中起到重要作用,二十五味肺病丸組斑馬魚節(jié)間血管直徑明顯增大,表明二十五味肺病丸能夠有效地保護(hù)斑馬魚節(jié)間血管,減少血管內(nèi)皮損傷,并且二十五味肺病丸斑馬魚腸下血管面積顯著增加,提示二十五味肺病丸促進(jìn)了斑馬魚血管的新生。
因此,二十五味肺病丸能夠改善微循環(huán)血流動(dòng)力學(xué),促進(jìn)組織局部的物質(zhì)交換,并且減少微血管內(nèi)皮損傷,促進(jìn)微血管新生,極大限度地保障了微血管功能的行使,進(jìn)而減少血栓生成,起到改 善微循環(huán)并促進(jìn)其恢復(fù)功能的作用。
綜上所述,二十五味肺病丸可以顯著減少血管內(nèi)皮損傷,促進(jìn)其再生,改善微血管血流動(dòng)力學(xué)作用,減少血栓生成,改善微血管功能障礙。二十五味肺病丸改善微血管功能的研究發(fā)現(xiàn)為其在臨床上 微循環(huán)功能障礙性疾病中的應(yīng)用提供了藥理基礎(chǔ), 也為臨床治療微循環(huán)功能障礙提供了潛在的治療藥物。但考慮斑馬魚非哺乳動(dòng)物,其具體藥效和詳細(xì)的分子機(jī)制有待在哺乳動(dòng)物中進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。
作者:強(qiáng)巴,郭勝亞,陳倫舉,徐懿喬,李峰
本文發(fā)表于:《天津中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)》2021年12月第40卷第6期
作者單位:西藏奇正藏藥股份有限公司,杭州環(huán)特生物科技股份有限公司
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