基于核磁共振的中药薤白治疗急性和慢性心肌缺血的代谢组学研究

摘要

心肌缺血是由于冠状动脉痉挛，心肌供血供氧不足而导致心肌代谢异常的一种病理状态，它可引起心绞痛，心肌梗死等严重的心脏疾病。作为心肌缺血的两种病变形式，急性心肌缺血和慢性心肌缺血对人们的身体健康造成了严重的威胁。薤白是传统中药中常用的一味理气药，由于其治疗效果明显，副作用小，药源广泛，在临床上，薤白被广泛地用于心肌缺血的治疗。代谢组学是一种利用高通量、高灵敏度的分析技术和各种信息处理技术研究多种生物样本如体液、细胞及组织中的小分子代谢物质应对各种刺激时发生的变化，解析各种代谢途的变化，进而了解机体整体的生理状态的一门新兴学科，它的研究结果具有整体性、系统性和动态性的特点。由于代谢组学研究的是外源性或内源性物质对生物体代谢组所产生的整体效应，这一思想与中医药理论相一致，因此选择代谢组学的方法来进行研究，将有助于全面地评价薤白这类传统中草药对急性、慢性心肌缺血的治疗效果和了解薤白对急性、慢性心肌缺血的治疗机理。本论文以SD大鼠为研究对象，应用核磁共振技术结合多变量数据分析的方法来探讨中药薤白治疗急性和慢性心肌缺血的作用机制。主要研究内容如下:　　1、利用手术制作SD大鼠急性心肌缺血模型，与假手术组和中药薤白预处理组比较发现，急性心肌缺血会造成大鼠体内代谢紊乱。具体表现为，氧消耗速率和ATP产生速率下降造成ATP含量的减少，糖酵解速率的增快，乳酸的累积，细胞内pH值的下降，氨基酸代谢的紊乱，脂类过氧化，Ca2+超载以及p38 MAPK活性的增强，进而造成了大鼠代谢网络的紊乱，最终导致SD大鼠机体受到严重的损伤。然而，薤白预处理可以有效地抑制急性心肌缺血损伤，其具体作用途径可能是改变能量供应的方式，调节氨基酸代谢，改善Ca2+超载，抑制p38 MAPK的活性等，从而在一定程度上修补了急性心肌缺血对大鼠机体所造成的损伤。　　2、利用盐酸异丙肾上腺素注射液制造慢性心肌缺血模型，基于NMR的代谢组学研究方法和PCA、OPLS-DA等多元数据处理方法分析对照组、慢性心肌缺血组及薤白治疗组各组中SD大鼠的代谢样本。与急性心肌缺血的研究结果类似，慢性心肌缺血抑制了脂肪酸氧化，促进了糖酵解过程，扰乱了氨基酸代谢和蛋白质代谢途径，并损伤了细胞膜，造成大鼠体内代谢紊乱。中药薤白亦能有效地治疗慢性心肌缺血大鼠，其作用机制可能与调节脂类代谢，糖酵解，肠道菌群代谢，氨基酸代谢和蛋白质代谢等途径有关，另外，与抑制Ca2+超载和p38 MAPK的活性也有一定关联。　　本论文的研究结果表明，基于核磁共振技术的代谢组学结合多变量数据分析的方法为研究心肌缺血对大鼠机体代谢网络造成的影响以及中药薤白治疗心肌缺血的机理提供了有效的途径。

目录

声明

摘要

英文缩写对照表

第一章 绪论

1．1 薤白药理作用研究进展

1．1．1 抑制血小板聚集作用

1．1．2 抗肿瘸作用

1．1．3 抗菌作用

1．1．4 调血脂、抗动脉粥样硬化作用

1．1．5 抗氧化作用

1．1．6 其他作用

1．2 心肌缺血的诊断和治疗

1．2．1 心肌缺血的诊断

1．2．2 心肌缺血的治疗

1．3 代谢组学简介

1．3．1 代谢组学的研究技术

1．3．2 代谢组学数据处理

1．3．3 代谢组学技术在心血管疾病中的应用

1．4 核磁共振

1．4．1 NMR的基本原理

1．4．2 核磁共振波谱仪

1．5 课题的目的及意义

第二章 实验部分

2．1 化学试剂及实验动物

2．2 仪器设备

2．3 动物实验

2．4 NMR实验

2．5 数据分析方法

第三章 薤白治疗大鼠急性心肌缺血的代谢组学研究

3．1 结果

3．1．1 心肌组织学检查

3．1．2 核磁共振谱图及信号归属

3．1．3 OPLS-DA模型有效性

3．1．4 血清中代谢物差异分析

3．2 讨论

3．2．1 能量代谢的变化

3．2．2 氨基酸代谢的变化

3．2．3 其他代谢物代谢的变化

3．2．4 急性心肌缺血和薤白预处理导致的其他变化

3．3 小结

第四章 薤白治疗大鼠慢性心肌缺血的代谢组学研究

4．1 结果

4．1．1 心肌组织学检查

4．1．2 核磁共振谱图及信号归属

4．1．3 OPLS-DA模型有效性

4．1．4 血清中代谢物差异分析

4．2 讨论

4．2．1 慢性心肌缺血引起的血清代谢组变化

4．2．2 慢性心肌缺血大鼠对于薤白的代谢响应

4．2．3 大鼠对急性心肌缺血与慢性心肌缺血模型代谢响应的比较

4．3 小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士期间的科研成果

致谢