基本信息
- 项目名称：
- 白桦脂酸心血管保护作用研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本作品通过研究酸枣仁有效成分白桦脂酸的舒张血管作用及其机制，以及白桦脂酸的抗大鼠离体胸主动脉氧化应激损伤作用，发现了白桦脂酸具有内皮依赖性舒张血管作用，且该作用可能与激活NOS-NO通路有关，同时，白桦脂酸拮抗了过氧化氢诱导的内皮依赖性血管舒张功能减弱。 从而，阐明了传统中药酸枣仁的部分降压机理，为寻找治疗心血管疾病的新药提供了可靠的实验依据和理论指导。
- 详细介绍：
- 酸枣仁（Semen Zizyphi Spinosi）即鼠李科枣属植物酸枣的干燥种子，是一种具有镇静安神作用的传统中药材。现代药理学研究发现其具有抗心律失常、降血压等心血管系统保护作用，酸枣仁的生物活性成分较多，其中三萜类化合物白桦脂酸（betulinic acid，BA）被认为具有上调人内皮细胞eNOS表达，下调NAD(P)H氧化酶表达的作用，这可能是酸枣仁发挥心血管保护作用的主要机制。然而，BA是否具有舒张血管的作用及其确切机制尚不清楚。同时，BA是否可以对抗氧化应激对血管的损伤也有待进一步研究。 本实验取胸主动脉进行离体灌流，用累积加药法观察BA对苯肾上腺素（phenylephrine，PE）预收缩的内皮完整血管环和去内皮血管环的舒张作用，并将血管随机分为正常对照组、BA对照组、H2O2组和BA+H2O2组，并在用PE预收缩后，检测血管环对乙酰胆碱（acetylcholine，ACh）诱导的内皮依赖性舒张反应，血管环张力变化均通过PowerLab生物信号采集系统记录。以此研究BA是否具有舒张血管的作用以及是否具有抗血管氧化应激损伤的能力。 本研究发现，BA浓度依赖性（10-7 mol/L–10-4 mol/L）舒张PE（10-6mol/L）预收缩的内皮完整胸主动脉环，pD2值为5.61±0.18，半数有效浓度（EC50）值为2.45×10-6 mol/L；一氧化氮合酶抑制剂左旋硝基精氨酸甲酯（L-NAME，10-4mol/L）预处理抑制了该作用，而用吲哚美辛（10-5mol/L）预处理则无抑制作用。但对PE预收缩的去内皮血管BA无明显舒张作用。H2O2（5×10-4 mol/L）孵育15 min，显著降低了ACh（10-9mol/L–10-5mol/L）诱导的血管舒张作用；EC50的BA孵育30min，抑制了H2O2氧化应激损伤所致的血管内皮依赖性舒张功能下降。 因而，BA具有内皮依赖性舒张血管作用，BA可以减轻H2O2诱导的大鼠胸主动脉内皮依赖性舒张功能降低，这可能与其降低血管内皮氧化应激，维持血管内皮一氧化氮活性有关。
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撰写目的和基本思路
- 白桦脂酸具有上调内皮细胞eNOS表达，下调NAD(P)H氧化酶表达的作用。然而，BA是否具有舒张血管的作用极其机制，以及能否对抗氧化应激对血管的损伤尚不清楚。 本实验取胸主动脉进行离体灌流，用累积加药法观察BA对内皮完整血管环和去内皮血管环的舒张作用，并将血管随机分为正常对照组、BA对照组、H2O2组和BA+H2O2组，检测血管环对乙酰胆碱诱导的内皮依赖性舒张反应。
科学性、先进性及独特之处
- 目前国内外对酸枣仁主要有效成分白桦脂酸抗HIV感染及抗肿瘤已有较多的报导，但对其心血管保护作用及机制研究尚处于初始阶段。本课题首次着眼于白桦脂酸对氧化应激损伤血管内皮功能的影响，率先探讨白桦脂酸抗氧化调控机制和信号转导途径。为寻找治疗心血管疾病的新药提供可靠的实验依据和理论指导。
应用价值和现实意义
- 本课题着眼于白桦脂酸对氧化应激损伤血管内皮功能的影响，率先探讨白桦脂酸抗氧化调控机制和信号转导途径，其意义在于： 1．阐明传统中药酸枣仁的降压机理，为挖掘传统中药潜在价值及中药现代化作出贡献。 2．进一步拓宽了白桦脂酸的药用价值。 3．证明白桦脂酸在离体器官水平仍具有心血管保护效应，为寻找治疗心血管疾病的新药提供可靠的实验依据和理论指导。
学术论文摘要
- 目的: 研究白桦脂酸（betulinic acid，BA）舒张血管效应及抗血管氧化应激损伤的血管保护作用，并探讨其内在机制。方法: 取胸主动脉进行离体灌流，用累积加药法观察BA对内皮完整血管环和去内皮血管环的舒张作用，并将血管随机分为正常对照组、BA对照组、H2O2组和BA+H2O2组，随后检测血管环的内皮依赖性舒张反应。结果: BA浓度依赖性（10-7 mol/L–10-4 mol/L）舒张PE（10-6mol/L）预收缩的内皮完整胸主动脉环；一氧化氮合酶抑制剂左旋硝基精氨酸甲酯（L-NAME，10-4mol/L）预处理抑制了该作用，而用吲哚美辛（10-5mol/L）预处理则无抑制作用。但对PE预收缩的去内皮血管BA无明显舒张作用。H2O2（5×10-4 mol/L）孵育15 min，显著降低了ACh诱导的血管舒张作用；EC50的BA孵育30min，抑制了H2O2氧化应激损伤所致的血管内皮依赖性舒张功能下降。结论: BA具有内皮依赖性舒张血管作用，BA可以减轻H2O2诱导的大鼠胸主动脉内皮依赖性舒张功能降低。 [关键词]白桦脂酸；一氧化氮合酶；血管内皮；一氧化氮
获奖情况
- 2010年4月首届大学生创新论坛优胜奖 本项目研究论文已被《浙江大学学报－医学报》编辑部录用，于2010年10月份第5期上发表
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] STEINKAMP-FENSKE K， BOLLINGER L， XU H，et al. Reciprocal regulation of endothelial nitric-oxide synthase and NADPH oxidase by betulinic acid in human endothelial cells [J]. Pharmacology and Experimental Therapeutics，2007，322（2）：836–842. [2] VAANDRAGER AB，DE JONGE HR. Signalling by cGMP-dependent protein kinases [J]. Mol Cell Biochem，1996，157（1-2）： 23-30. [3] Li H , FORSTERMANN U. Nitric oxide in the pathogenesis of vascular disease [J]. Pathol，2000，190（3）：.244–254. [4] LI H，FORSTERMANN U. Nitric oxide in the pathogenesis of vascular disease [J]. Pathol，2000，190（3）： 244–254. [5] FORSTERMANN U, MUNZEL T. Endothelial nitric oxide synthase in vasculardisease： from marvel to menace [J]. Circulation，2006，113（13）：1708–1714. [6] LAURSEN JB，SOMERS M，KURZ S，et al. Endothelial regulation of vasomotion in apoE-deficient mice： implications for interactions between peroxynitrite and tetrahydrobiopterin [J]. Circulation，2001，103（9）：1282–1288.
同类课题研究水平概述
- 酸枣仁（Semen Zizyphi Spinosi）即鼠李科枣属植物酸枣的干燥种子，是一种具有镇静安神作用的传统中药材。现代药理学研究发现其具有抗心肌缺血再灌注损伤、降血压等心血管系统保护作用。由缺氧缺葡萄糖导致的初生大鼠心肌细胞的损伤可以被酸枣仁总皂苷改善，而由缺氧再给氧导致的初生大鼠心肌细胞的细胞内过氧化脂质增加，细胞内钙增加，SOD活性下降则可以被酸枣仁总皂苷逆转。静脉内注射酸枣仁提取物水溶液可以显著降低处于麻醉状态的大鼠、狗和猫的血压，且对心率、冠状动脉血流、心肌收缩力无明显影响。口服酸枣仁皂苷可以是自发性高血压大鼠血压下降。然而，酸枣仁的心血管保护机制罕有研究。口服酸枣仁可以使大鼠血清中NO含量上升，且酸枣仁有效成分之一的白桦脂酸可以上调人内皮细胞eNOS表达，下调NAD(P)H氧化酶表达的作用，这些可能是酸枣仁发挥心血管保护作用的主要机制。而白桦脂酸（betulinic acid，BA）抗血管内皮氧化应激损伤的血管保护作用以及抗高血压的心血管保护作用，及其内在机制有待进一步研究。 对于大鼠胸主动脉，血管的内皮依赖性舒张功能主要依赖于NO。BA的舒血管作用是通过NOS–NO通路得以实现。NO舒张血管平滑肌包括一系列步骤。血管内皮中的NOS激活后，产生NO，NO从血管内皮扩散进入血管平滑肌。在平滑肌细胞NO激活可溶性鸟苷酸环化酶（sGC），而后者使三磷酸鸟苷（GTP）转化为环鸟苷酸（cGMP），增加环鸟苷酸（cGMP）含量，从而使血管平滑肌舒张。 目前，越来越多的证据表明血管氧化应激在内皮功能的发生发展过程中起了重要作用。其可能的机制包括高浓度的ROS快速清除NO，使具有生物活性的NO含量下降，且形成细胞毒性产物过氧亚硝酸盐（ONOO-），从而引起血管功能障碍。ROS也能使eNOS“解偶联”，eNOS不再产生NO，转而形成ROS，在使eNOS活性下降的同时，进一步加重血管氧化应激。而用BA处理，则使减弱了Ach诱导的血管内皮依赖性舒张功能下降。其可能原因是BA降低ROS含量，而较低含量的ROS则减少了与NO作用，使具有生物活性的NO得以保留；此外，较低含量的ROS还可以减少对NOS辅助因子四氢生物喋呤（BH4）的氧化，从而抑制了NOS的“解偶联”，使cNOS活性及NO含量得以恢复，改善了内皮依赖性舒张功能。
