本文選題：代謝　切入點(diǎn)：代謝組學(xué)　出處：《北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：基于代謝組學(xué)的體外循環(huán)缺血再灌注期間心肌代謝特點(diǎn)研究研究目的體外循環(huán)(Cardiopulmonary bypass,CPB)缺血再灌注期間臨床干預(yù)以及機(jī)體的自身調(diào)節(jié)機(jī)制使心肌代謝發(fā)生復(fù)雜變化,然而缺乏系統(tǒng)性全面分析,本研究旨在利用代謝組學(xué)技術(shù)全面探索缺血再灌注期間心肌代謝變化特點(diǎn)。研究方法18只新西蘭白兔隨機(jī)分為正常對(duì)照組(C組,n=6)、缺血組(I組,n=6)、缺血再灌注組(IR組,n=6),同時(shí)需12只新西蘭白兔作為I組及IR組供血兔。體外循環(huán)經(jīng)右腋動(dòng)脈、右房插管進(jìn)行動(dòng)脈灌注和靜脈引流,左腋動(dòng)脈置管入主動(dòng)脈根部或主動(dòng)脈根部荷包縫合插管進(jìn)行停搏液的灌注。正常對(duì)照組正中開胸、體外循環(huán)插管后直接取左室心肌組織,缺血組主動(dòng)脈阻斷120min后取左室心肌組織,缺血再灌注組主動(dòng)脈阻斷120min,心肌恢復(fù)灌注120min后取左室心肌組織。心肌代謝特點(diǎn)采用氣相色譜-質(zhì)譜技術(shù)進(jìn)行分析,對(duì)代謝組學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)分析(PCA,OPLS-DA法),作得分圖、載荷圖、熱力圖(heatmap)分析,結(jié)合OPLS-DA分析的VIP值與t檢驗(yàn)的p0.05共同鑒定差異物質(zhì)。研究結(jié)果I組與C組相比,代謝特點(diǎn)可被區(qū)分但差異不明顯(Q2Y=0.357),確定13個(gè)代謝物在I組與C組相比具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(VIP差異物1,P差異物0.05),兩組間差異代謝物質(zhì)主要與脂肪酸、氨基酸、核苷酸代謝相關(guān)。KEGG分析發(fā)現(xiàn),代謝通路主要涉及鳥氨酸循環(huán)及嘧啶代謝的抑制。IR組代謝特點(diǎn)與I組明顯不同(OPLS-DA分析模型Q2Y=0.714),得分圖可完全分開,對(duì)圖形區(qū)分產(chǎn)生貢獻(xiàn)的物質(zhì)組成載荷圖,最終可確定82個(gè)代謝物在LR組與I組相比具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(VIP差異物1,p差異物0.05),兩組間差異代謝物質(zhì)主要與能量、氨基酸、脂肪酸、核苷酸的代謝相關(guān),涉及少量糖代謝產(chǎn)物,京都基因和基因組的百科全書(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)分析發(fā)現(xiàn)代謝通路主要涉及脂肪酸、氨基酸、糖酵解產(chǎn)物的生成增加,鳥氨酸循環(huán)的激活,此外與氧化應(yīng)激相關(guān)的氨基酸、黃嘌呤氧化酶系統(tǒng)代謝產(chǎn)物增加,而抗氧化代謝產(chǎn)物減少。結(jié) 論本研究全面分析了缺血期間與再灌注期間心肌組織的代謝特點(diǎn),確定了多條代謝通路的變化。研究發(fā)現(xiàn)體外循環(huán)心肌缺血期間,僅涉及到部分脂肪酸代謝、鳥氨酸循環(huán)、嘧啶代謝產(chǎn)物的差異變化。再灌注早期心肌恢復(fù)血供,脂肪酸、氨基酸、核苷酸代謝明顯上調(diào),但同時(shí)參與氧化應(yīng)激的氨基酸、不飽和脂肪酸也明顯增加,抗氧化劑谷氨酰胺生成減少,通過本研究推斷再灌注損傷可能與心肌代謝中參與氧化應(yīng)激代謝物質(zhì)上調(diào)相關(guān),因此本研究結(jié)果有助于進(jìn)一步探索缺血再灌注心肌保護(hù)的復(fù)雜機(jī)制及心肌保護(hù)的改進(jìn)策略。ALDH2活化在兔體外循環(huán)模型中的心肌保護(hù)效果及機(jī)制研究研究目的既往研究表明,脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物醛類的堆積與心肌功能的損傷密切相關(guān),線粒體乙醛脫氫酶2(ALDH2)可有效清除毒性醛類物質(zhì),但體外循環(huán)(Cardiopulmonary bypass,CPB)期間受低溫、醛類物質(zhì)反向抑制、個(gè)體差異等因素影響,ALDH2活性受抑制,而ALDH2的活化對(duì)體外循環(huán)缺血再灌注心肌是否具有保護(hù)效應(yīng)及具體機(jī)制尚無報(bào)道。因此本研究基于兔CPB心臟停跳模型,應(yīng)用Alda-1特異性激活A(yù)LDH2,探討其對(duì)體外循環(huán)期間心肌保護(hù)效果及可能的作用機(jī)制。研究方法實(shí)驗(yàn)對(duì)象為健康新西蘭白兔,15-20周齡,體重2-3.5kg。第一階段:實(shí)驗(yàn)兔隨機(jī)分為體外循環(huán)組(C組,n=7)、體外循環(huán)停跳組(CA組,n=7)、體外循環(huán)停跳+Alda-1組(CAA組,n=7);第二階段:實(shí)驗(yàn)兔隨機(jī)分為體外循環(huán)停跳組(CA組,n=7)、體外循環(huán)停跳+渥曼青霉素組(CAW組,n=7),體外循環(huán)停跳+Alda-1組(CAA組,n=7),體外循環(huán)停跳+Alda-1組+渥曼青霉素組(CAAW組,n=7)。另隨機(jī)分配35只新西蘭白兔作為供血兔。所有新西蘭白兔采用右腋動(dòng)脈插管及右房插管建立CPB模型,降溫至直腸溫30℃,阻斷升主動(dòng)脈,灌注心臟停搏液,主動(dòng)脈阻斷2h后開放,復(fù)溫至直腸溫35℃以上生命體征平穩(wěn)后停機(jī),恢復(fù)心肌灌注2h取左室心肌組織。術(shù)中監(jiān)測(cè)血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)、直腸溫、血?dú)庾兓ＭC(jī)后取左室心肌標(biāo)本,心肌組織勻漿測(cè)ALDH2含量活性,以及4-羥基壬烯醛(4-HNE)、丙二醛(MDA)、蛋白羰基、氧化型與還原型谷光甘肽(GSH/GSSG)含量、AKT磷酸化水平、自噬指標(biāo)LC3II/I表達(dá),透射電鏡觀察心肌細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)改變和線粒體損傷情況,檢測(cè)CPB前、升主動(dòng)脈阻斷前、主動(dòng)脈阻斷120min、升主動(dòng)脈開放后5min、停機(jī)后血?dú)饧癈K-MB變化趨式。研究結(jié)果缺血再灌注期間4-HNE、MDA堆積,與C組比較存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(4-HNE:PCA vsC0.001;MDA:PCAvs.C=0.001)。ALDH2含量在組間比較無明顯差異,應(yīng)用Alda-1后,CAA組與CA組相比ALDH2活性明顯增加(PCAAvs.CA0.001),心肌4-HNE、MDA 的堆積明顯減輕(4-HNE:PCAAvs.CA=0.013;MDA:PCaAvs.CA0.001)。應(yīng)用 Alda-1后心肌蛋白羰基水平、血清CK-MB明顯減低,GSH/GSSH增加,CAA組與CA組相比均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(p0.05),停機(jī)后CAA組dp/dtmax較CA組明顯升高(p=0.040),但LVEDP、LVESP、dp/dtmin在三組間均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,此外研究發(fā)現(xiàn)自噬標(biāo)記物L(fēng)C3M在CAA組較CA組明顯降低,但TUNEL凋亡陽性細(xì)胞在三組間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。第二階段結(jié)果表明,PI3K-AKT通路抑制劑渥曼青霉素的應(yīng)用可明顯抑制再灌注期間心肌AKT磷酸化與微管相關(guān)蛋白(LC3)表達(dá),CAW組與CA組比較存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(p0.05)。CAA組與CA組、CAAW組比較發(fā)現(xiàn),4-HNE、AKT磷酸化水平均增加,自噬標(biāo)記物L(fēng)C3Ⅱ/Ⅰ明顯下降,組間比較存在明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(p0.05)。研究結(jié)論1.體外循環(huán)期間ALDH2活化可加強(qiáng)毒性醛類清除,增強(qiáng)心肌的抗氧化損傷能力,減輕心肌的氧化應(yīng)激水平,心肌收縮功能得以改善,此外本研究還發(fā)現(xiàn)再灌注期間自噬程度明顯減輕,但TUNEL檢測(cè)凋亡陽性細(xì)胞無明顯差異。2.再灌注期間,ALDH2可能通過AKT活化負(fù)向調(diào)節(jié)自噬水平,進(jìn)而改善再灌注期間心肌損傷,但具體調(diào)節(jié)分子機(jī)制及下游通路仍待進(jìn)一步探索;3.本研究在體外循環(huán)模型中證實(shí),ALDH2活化具有明確心肌保護(hù)效果,但可能涉及到多個(gè)機(jī)制共同作用的結(jié)果,因此將來仍需要進(jìn)一步探索氧化應(yīng)激、線粒體自噬相互作用的分子機(jī)制。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：R654.1

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本文編號(hào)：1576537