Tác dụng có lợi của Echinacoside đối với bệnh cơ tim do tiểu đường ở chuột tiểu đường Db / Db

Liên hệ: Audrey Hu Whatsapp / hp: 0086 13880143964 Email:audrey.hu@wecistanche.com

Xiang Zhang & Yarong Hao

Giới thiệu

Bệnh cơ tim do đái tháo đường (DCM) là một biến chứng chính của bệnh đái tháo đường, với tỷ lệ mắc bệnh cao và nguy cơ cao về bệnh tim mạch và tỷ lệ tử vong ở bệnh nhân đái tháo đường.1 Tỷ lệ mắc bệnh DCM ở bệnh nhân có tiền sử đái tháo đường lớn hơn hoặc bằng 5 năm là trên 44,4 phần trăm, tăng lên 56 phần trăm sau 8 năm.2,3 DCM là một loại bệnh cơ tim nguyên phát, được biểu hiện bằng các bất thường về cấu trúc và chức năng của tim do quá trình apoptosis của tế bào xơ hóa cơ tim và tổn thương vi mạch ở bệnh nhân tiểu đường không bị thiếu máu cục bộ hoặc bệnh tim tăng huyết áp và có thể gây rối loạn nhịp tim với sốc nguồn gốc tim và đột tử trong suy tim.4 Do cơ chế bệnh sinh phức tạp của DCM và chẩn đoán nó ở giai đoạn nặng, không có phương pháp điều trị hiệu quả.5 Tăng đường huyết là yếu tố khởi đầu trong quá trình sinh bệnh DCM. Tăng đường huyết lâu dài dẫn đến rối loạn chuyển hóa glucose và lipid trong tế bào cơ tim của bệnh nhân đái tháo đường, dẫn đến tổn thương các tế bào nội mô mạch máu và các mô khác, thúc đẩy các thay đổi bệnh lý bao gồm phì đại, hoại tử, apxe và xơ hóa mô kẽ cơ tim. 6,7 Glucose và lipid rối loạn chuyển hóa là chìa khóa cho các cơ chế bệnh lý của DCM. Do đó, việc kiểm soát hiệu quả quá trình chuyển hóa năng lượng trong tế bào cơ tim là một chiến lược điều trị quan trọng đối với DCM.

cistanche tubulosa điều trịBệnh cơ tim do tiểu đường

Sự tích tụ lipid cơ tim trong DCM làm trầm trọng thêm sự tiến triển của suy tim. PPAR- là cơ quan điều hòa chính của các gen liên quan khác nhau trong hệ thống oxy hóa axit béo của peroxidase tế bào, ty thể và microsome, và đóng một vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa lipid, điều hòa viêm và miễn dịch.8 PPAR- cải thiện chuyển hóa lipid thông qua ty thể và peroxidase beta-oxy hóa axit béo, qua trung gian carnitine palmitoyl transferase-I (CPT-I) .9 Quá trình oxy hóa các axit béo dài và phân nhánh10 làm giảm tổng hợp và lắp ráp lipoprotein và VLDL.11 Điều hòa gián tiếp tổng hợp axit mật thúc đẩy bài tiết cholesterol12 và ức chế sự biểu hiện của các gen liên quan đến viêm. PPAR- biểu hiện trong gan thấp hơn đáng kể ở những bệnh nhân bị bệnh gan nhiễm mỡ không do rượu hoặc ở các mô hình động vật tiêu thụ nhiều chất béo trong thời gian dài. trên mô hình chuột loại trực tiếp PPAR- do chuyển hóa lipid giảm độc lực, thúc đẩy gan nhiễm mỡ.15 Những phát hiện này cho thấy PPAR- đóng một vai trò quan trọng trong cơ chế bệnh sinh của chuyển hóa lipid.

Echinoside (ECH) là một hợp chất tự nhiên được phân lập từ thân củacistanche tubulosa.Hóa chất hoạt động của ECH là một phenylethanoid, có tác dụng chống oxy hóa, chống mệt mỏi, chống khối u và chống viêm, đồng thời có thể cải thiện trí nhớ, thần kinh và bảo vệ gan, đồng thời tăng cường điều hòa miễn dịch. Chuột bị tiểu đường db / db, người ta thấy rằng ECH có thể cải thiện tình trạng kháng insulin, tăng mức HDL và giảm mức TG, TC và LDL, cho thấy rằng ECH có thể cải thiện hiệu quả chuyển hóa lipid của bệnh tiểu đường.18 Ngoài ra, Shimoda và cộng sự đã chứng minh rằng echinacoside có thể ảnh hưởng đến chuyển hóa lipid bằng cách điều chỉnh mRNA liên quan đến vận chuyển sterol ở gan mật

và trao đổi chất.19 Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng ECH điều chỉnh sự biểu hiện của TGF- và các gen hạ lưu của nó để cải thiện xơ hóa thận ở chuột db / db.20 Trong nghiên cứu này, để hiểu thêm về tác dụng bảo vệ của ECH đối với tổn thương tế bào cơ tim trong DCM và để khám phá các cơ chế phân tử tiềm năng của nó, chúng tôi đã sử dụng chuột db / db làm mô hình bệnh DCM và khám phá (các) cơ chế điều chỉnh của ECH trên các protein kiểm soát rối loạn chuyển hóa glucose và lipid, stress oxy hóa và quá trình chết rụng trong tế bào cơ tim. Mục đích của chúng tôi là cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc điều trị hiệu quả DCM.

cistanche tubulosa

Nguyên liệu và phương pháp

Hóa chất và Thuốc thử

Bột ECH (độ tinh khiết 94 phần trăm được phát hiện bởi HPLC, Batch No.190906) (Hình bổ sung 1) được lấy từ Công ty TNHH Khoa học Y tế Thượng Hải (Thượng Hải, Trung Quốc). ECH được hòa tan trong nước đến 2 mg / mL và được bảo quản ở 4 độ trong bóng tối. ECH được sử dụng với liều 100–500 mg / kg · ngày và giảm đáng kể

đường huyết và cải thiện mức lipid máu.18 ECH hiển thị tác dụng hạ đường huyết và chống tăng lipid máu phụ thuộc vào liều lượng.

Động vật thí nghiệm và điều trị

Các thí nghiệm trên động vật được thực hiện theo hướng dẫn của Viện Y tế Quốc gia (NIH Pub. No 85-23, sửa đổi năm 1996). Các giao thức đã được phê duyệt bởi ủy ban đạo đức động vật thí nghiệm và Trung tâm Nuôi dưỡng Động vật của Bệnh viện Renmin thuộc Đại học Vũ Hán (Vũ Hán, Trung Quốc, số 20190517). Chuột C57BLKS / J db / db đực trưởng thành và chuột db / m (loại SPF) được mua từ Đại học Nam Kinh – Viện Nghiên cứu Y sinh Nam Kinh (Nam Kinh, Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa, số: SCXK (Sue) 2018-0001). Động vật được nhốt trong Trung tâm Động vật của Bệnh viện Renmin (Vũ Hán, Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa) ở nhiệt độ phòng (20 độ), độ ẩm tương đối là 50 phần trăm -60 phần trăm và chịu ánh sáng 12- giờ / chu kỳ tối. Cho ăn thích nghi được thực hiện trong 1 giờ và không dùng thuốc hạ đường huyết.

Sau khi cách ly, chuột db / db được chỉ định ngẫu nhiên vào nhóm mô hình bệnh tiểu đường (nhóm db / db, n {{0}}), nhóm điều trị ECH (db / db cộng với nhóm ECH, n =11 ) hoặc nhóm điều khiển db / m (db / m, n =9). Ở 8 tuần tuổi, chuột ở nhóm db / db và db / m được dùng đường uống 0,05 mL / 10g thể trọng trong 10 tuần, trong khi chuột ở nhóm db / db cộng với ECH được dùng 300 mg / (kg / ngày) đường uống

ECH theo trọng lượng cơ thể trong 10 tuần. Trọng lượng cơ thể của ba nhóm chuột được theo dõi hàng tuần và việc cho ăn, uống và hoạt động được đánh giá. Sau khi chuột đã nhịn ăn 8 giờ, mẫu máu (~ 50ul) được lấy từ cuối đuôi 2 tuần một lần bằng máy đo đường huyết và giấy thử nghiệm (Johnson & Johnson, New Brunswick, NJ, Hoa Kỳ) để xác định mức đường huyết . Sau 10 tuần can thiệp, chuột được gây mê bằng cách tiêm vào màng bụng với 2% pentobarbital natri (công ty Shanghai Harvest, Thượng Hải, Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa) (100mg / kg). Máu được thu thập sau khi đâm kim vào mao mạch và huyết thanh nhanh chóng được tách ra và bảo quản ở -80 độ để phân tích. Sau khi truyền dịch tim với PBS lạnh để loại bỏ máu, PBS tự do được loại bỏ bằng giấy lọc. Mô tim được tách ra và cân, đồng thời đo trọng lượng khô của tim. Bụng chuột được cạo sạch lông, mở bụng sau khi khử trùng bằng cồn (70%), và mô mỡ dưới da của bụng nhanh chóng được loại bỏ và cân ướt. Xương chày của chuột được phân lập và đo lường. Sự phì đại của tim được đánh giá thông qua tỷ lệ giữa trọng lượng tim với chiều dài xương chày (HW / TL) (mg / mm). Các mô tim được cố định bằng 4% paraformaldehyde (công nghệ sinh học của Google, Vũ Hán, Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa) và sinh thiết được thực hiện để theo dõi hình thái của mô cơ tim. Phần mô tim còn lại được đặt trong nitơ lỏng trong 1 giờ và được bảo quản ở -80 độ trước khi phân tích RT-PCR và Western blot.

Siêu âm tim

Siêu âm (VisualSonics, Toronto, ON, Canada) được thực hiện để đo siêu âm tim vào cuối thí nghiệm. Những con chuột được gây mê bằng cách tiêm vào màng bụng 4% chloral hydrat ở mức 30mg / kg trong nửa giờ, cạo 21 con để lộ vùng ngực, và cố định trên một tấm phẳng. Đường kính tâm thu thất trái (DVD), đường kính tâm trương LV (LVD), phân suất tống máu LV (EF), và rút ngắn phân đoạn LV (FS) được xác định.

Các thông số chuyển hóa và sinh hóa

Khi được 18 tuần tuổi, mẫu máu được ly tâm ở 4 độ trong 20 phút để lấy huyết thanh. Một máy phân tích sinh hóa tổng thể tự động (ADVID2400, Tokyo, Nhật Bản) được sử dụng để phát hiện tổng cholesterol (TC), triglyceride (TG), axit béo tự do (FFAs), lipoprotein-cholesterol mật độ cao (HDL-c) và mật độ thấp lipoprotein-cholesterol (LDL-c) trong huyết thanh.

Chống oxy hóa: cistanche tubulosa

Chỉ số oxy hóa và mức độ chống oxy hóa

Mô cơ tim thất trái tươi (50 mg) của mỗi nhóm được thu nhận. Mức độ SOD, GSH-px và MDA trong tế bào cơ tim được xác định bằng cách sử dụng các bộ dụng cụ thương mại (Viện Kỹ thuật Sinh học Nam Kinh Giang Thành, Trung Quốc).

Nhuộm Trichrome, Tunel và Sudan II Vùng tâm thất trái của mô cơ tim của mỗi nhóm chuột được cố định trong 4% paraformaldehyde trong 24 giờ, nhúng parafin, cắt đoạn và nhuộm HE. Các thay đổi bệnh lý và hình thái của các sợi cơ tim của từng nhóm chuột được quan sát dưới kính hiển vi ánh sáng (JEOL, Tokyo, Nhật Bản). Quá trình chết tế bào tim được phát hiện bằng các xét nghiệm Tunel (số11684817910, Roche, Hoa Kỳ). Mô tim đã được xử lý trước bằng paraformaldehyde, nhúng và cắt lát. Các phần được rửa bằng xylen I (Thượng Hải, Cộng hòa Nhân dân Trung Quốc) (20 phút) -xylen II (20 phút)-etanol khan I (10 phút)-etanol khan II (10 phút) -95 phần trăm cồn (5 phút) {{ 14}} phần trăm rượu (5 phút) -80 phần trăm rượu (5 phút) −70 phần trăm rượu (5 phút) và nước cất. Các phần được làm khô qua lắc và các vòng bàn chải mô hóa được sử dụng để ngăn chặn sự thất thoát chất lỏng. Protease K được thêm vào các vòng để bao phủ mô. Sau khi ủ ở 37 độ trong 15 phút, các phiến kính được đặt trong PBS (pH 7,4) và rửa trong máy lắc khử màu (ba lần trong 5 phút). Thuốc thử 1 (TdT) và 2 (dUTP) được trộn với tỷ lệ 1: 9 và thêm vào lớp bọc bên trong của mô. Hỗn hợp được ủ trong nồi cách thủy ở 37 độ trong 60 phút. Một lượng nhỏ nước đã được thêm vào để duy trì độ ẩm. Các slide được tráng trong PBS và nhuộm DAPI (Aspen sinh học, Vũ Hán, Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa) trong bóng tối trong 5 phút. Các slide được tráng trong PBS và được gắn bằng chất làm nguội chống huỳnh quang. Các mặt cắt được hiển thị bằng kính hiển vi huỳnh quang và chụp ảnh. Phương pháp nhuộm Sudan II được sử dụng để quan sát sự tích tụ lipid trong tế bào tim. Các mô tâm thất trái được cố định trong 10% paraformaldehyde trong 30 phút, nhuộm màu đỏ Sudan II (Gefen, Thượng Hải, Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa) ở nhiệt độ phòng trong 10 phút, khử màu bằng cồn 75%, và nhuộm lại trong PBS trong 15 phút . Tỷ lệ của xơ hóa cơ tim trên tổng diện tích trong các phần trichrome nhuộm màu của Masson được xác định bằng phần mềm định lượng Image-Pro Plus. Các slide được gắn bằng gelatin glycerine và được chụp ảnh qua kính hiển vi.

Kết quả

Ảnh hưởng của ECH lên Db / Db Mice

Những con chuột trong nhóm db / db có biểu hiện đa não và đa niệu rõ ràng. Kích thước cơ thể cũng lớn hơn đáng kể so với kích thước của chuột db / m. Trọng lượng cơ thể ở nhóm db / db tăng đáng kể so với nhóm db / m (Hình 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="">

Mức đường huyết lúc đói được đánh giá hàng tuần. Như thể hiện trong Hình 1B, so với chuột db / m, mức đường huyết lúc đói của chuột db / db tăng đáng kể theo tuổi và cho thấy sự tăng đường huyết rõ ràng (Hình 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="">

Thảo luận

Bệnh cơ tim do đái tháo đường thường được chia thành bốn giai đoạn. Trong giai đoạn đầu, khối lượng thất trái tăng lên, rối loạn chức năng tâm trương và phân suất tống máu (EF) bình thường. Ngay cả khi không có triệu chứng lâm sàng, xơ hóa cơ tim tăng lên, giảm đổ đầy tâm trương sớm và tăng áp lực cuối tâm trương thất trái.22 Giai đoạn thứ hai được đặc trưng bởi khối lượng cơ thất trái tăng lên, thành thất dày lên, rối loạn chức năng tâm thu và tâm trương (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 là nguồn năng lượng cơ bản cho tim. Năng lượng tim được cung cấp bởi quá trình oxy hóa và phân hủy FA, ​​chiếm ~ 70 phần trăm năng lượng cung cấp cho tim.29 Phần còn lại được cung cấp bởi carbohydrate như glucose và axit lactic. khả năng cơ tim, đại diện cho nguyên nhân chính của rối loạn chuyển hóa cơ tim, bao gồm giảm chuyển hóa glucose và tăng chuyển hóa FA. Điều này dẫn đến tăng hấp thu FA và quá trình oxy hóa dẫn đến tích tụ mỡ và hình thành các chất béo độc hại, trực tiếp dẫn đến tổn thương DCM.31

Kết luận

Ở chuột db / db bị bệnh cơ tim tiểu đường, quá trình chuyển hóa glucose và lipid bị rối loạn điều hòa, dẫn đến tăng mức độ stress oxy hóa và quá trình apoptosis. Nghiên cứu này xác nhận rằng ECH có thể làm giảm đáng kể tình trạng tăng đường huyết dài hạn ở chuột db / db thông qua tín hiệu PPAR / M-CPT -1 / GLUT -4. Trong khi đó, ECH cải thiện stress oxy hóa và ức chế quá trình chết rụng cơ tim ở chuột db / db DCM, có thể liên quan đến cải thiện chuyển hóa năng lượng. Trong khi các cơ chế cơ bản chi phối những tác động này chưa được phát hiện, những phát hiện này cung cấp một hướng mới cho việc điều trị DCM và vai trò bảo vệ của ECH trong việc cải thiện tổn thương cơ tim.

Người giới thiệu

1. Bộ định tuyến C, Lamblin N, Mc Fadden EP, Van Belle E, Millaire A, de

Groote P. Ảnh hưởng của bệnh đái tháo đường đến nguy cơ và kết quả suy tim. Cardiovasc Diabetol. 2003; 1 (8): 1–2. doi: 10.1186 / 1475- 2840-2-1

2. Tate M, DJ đau buồn, Ritchie RH. Các liệu pháp nhắm mục tiêu cho bệnh cơ tim do đái tháo đường đang được triển khai? Clin khoa học. 2017; 131 (10): 897–915. doi: 10.1042 / CS20160491

3. Khan H, Anker SD, Januzzi JJ, et al. Dịch tễ học suy tim ở bệnh nhân đái tháo đường không có bệnh tim mạch vành. Thẻ J bị lỗi. 2019; 25 (2): 78 - 86. doi: 10.1016 / j.cardfail.2018.10.015

4. Sheila K, Patel B. Tính đa hình gen CTGF −945 G / C không liên quan đến các biến chứng tim hoặc thận ở bệnh nhân tiểu đường loại 2. Cardiovasc Diabetol. 2012; 1 (11): 42.