本文關(guān)鍵詞：RISK信號(hào)通路在嗎啡預(yù)處理減輕心力衰竭大鼠離體心臟缺血—再灌注損傷中的作用機(jī)制

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【摘要】：背景慢性心力衰竭(chronic heart failure,CHF)是各種心血管疾病如:高血壓、心瓣膜病、擴(kuò)張型心肌病等的終末階段。研究表明,合并CHF的患者行心臟或非心臟手術(shù)時(shí),更容易發(fā)生心肌的缺血-再灌注損傷(ischemia-reperfusion injury,IRI)。缺血預(yù)處理(ischemic preconditioning,IPC)是目前已知最強(qiáng)的內(nèi)源性心肌保護(hù)機(jī)制,可以顯著減輕心肌的IRI。然而,在高齡、糖尿病以及高血脂等病理狀態(tài)下,IPC的心肌保護(hù)作用顯著減弱或消失,這可能與病理狀態(tài)下某些信號(hào)蛋白激酶發(fā)生改變有關(guān)。再灌注損傷補(bǔ)救激酶(Reperfusion injury salvage kinase,RISK)通路主要包括磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol-3-kinase/protein kinase B,PI3K/Akt)及細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal regulated kinase,ERK)等。在再灌注早期,RISK信號(hào)通路的活化,可通過(guò)磷酸化下游糖原合酶激酶-3b(glycogen synthase kinase-3b,GSK-3b)。而抑制GSK-3b活性,是IPC介導(dǎo)心肌保護(hù)作用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本課題組前期研究表明,當(dāng)大鼠合并CHF時(shí),IPC的心肌保護(hù)作用顯著減弱,而嗎啡預(yù)處理(morphine preconditioning,MPC)仍然可以發(fā)揮心肌保護(hù)作用,但其具體機(jī)制還不清楚。本研究利用鹽酸多柔比星長(zhǎng)期注射誘導(dǎo)大鼠CHF模型,并以正常大鼠作對(duì)照,研究RISK信號(hào)通路即PI3K/Akt和ERK通路在MPC減輕CHF大鼠心肌IRI中的作用機(jī)制。方法1.大鼠CHF模型的制備雄性SD大鼠,體重200±30 g,隨機(jī)分為兩個(gè)大組,鹽酸多柔比星注射組(Doxorubicin,DOX)和生理鹽水注射組(Normal saline,NS),DOX組大鼠尾靜脈注射鹽酸多柔比星2 mg/kg,每周一次,連續(xù)6周,總量達(dá)12mg/kg,NS組注射等量的生理鹽水。在注射第8周末,行超聲心動(dòng)圖檢測(cè),評(píng)價(jià)心臟功能,隨機(jī)選取部分大鼠的心肌組織行HE染色,觀察組織結(jié)構(gòu)。2.在正常大鼠中研究RISK信號(hào)通路介導(dǎo)MPC心肌保護(hù)作用的機(jī)制將正常大鼠隨機(jī)分為8個(gè)組:假手術(shù)組(sham,n=9)、缺血再灌注組(IR,n=9)、缺血預(yù)處理組(IPC,n=9)、1μmol/L的嗎啡預(yù)處理(MPC,n=9)、MPC+wortmannin(MWT,n=9)、MPC+PD98059(MPD,n=9)以及抑制劑對(duì)照組wortmannin(WT,n=6)和PD98059(PD,n=6)組。Sham組只縫線,不結(jié)扎LAD,持續(xù)灌注K-H液。IR組灌注K-H液45 min后,并進(jìn)行30 min局部缺血后120 min再灌注,制備心臟IRI模型。IPC組在IRI模型前行5 min短暫的缺血,5 min再灌注,共三個(gè)循環(huán)。MPC組先灌注15 min K-H液后,改為灌注含嗎啡的K-H液(1μmol/L)進(jìn)行預(yù)處理,灌注5 min,再次灌注K-H液5 min,共3個(gè)循環(huán),然后制備心肌IRI模型。抑制劑PD98059(10μmol/L)以及wortmannin(100 nmol/L)于MPC前10 min,用溶解有抑制劑的K-H液進(jìn)行灌注,至缺血開(kāi)始后5 min,共45 min。各組收集冠脈流出液檢測(cè)乳酸脫氫酶(LDH)活性,再灌注末取下心臟行TTC染色檢測(cè)梗死面積(n=6-7),另取再灌注10 min時(shí)缺血危險(xiǎn)區(qū)的心室肌組織,采用western blot法檢測(cè)p-ERK/ERK、p-Akt/Akt、p-GSK-3β/GSK-3β及β-actin的蛋白表達(dá)(n=3)。3.在CHF大鼠中研究RISK信號(hào)通路介導(dǎo)MPC心肌保護(hù)作用的機(jī)制第一系列研究:觀察不同濃度MPC對(duì)CHF大鼠離體心臟IRI的保護(hù)作用。將CHF大鼠隨機(jī)分成8組:Sham組(n=9)、IR組(n=10)、IPC組(n=10)、MPC五個(gè)劑量組(0.1、1、3、10、30μmol/L,n=6-9)。第二系列研究:研究RISK信號(hào)通路在MPC減輕CHF大鼠離體心臟IRI中的作用機(jī)制。CHF大鼠隨機(jī)分為4組:MPC+wortmannin(MWT,n=9)、MPC+PD98059(MPD,n=9)、wortmannin(WT,n=6)、和PD98059(PD,n=6)。各組處理方式和冠脈流出液收取的時(shí)間點(diǎn)同前。另取再灌注10 min時(shí)缺血危險(xiǎn)區(qū)的心室肌組織,采用western blot法檢測(cè)p-ERK/ERK、p-Akt/Akt、p-GSK-3β/GSK-3β及β-actin的蛋白表達(dá),q RT-PCR檢測(cè)Bax/Bcl-2的基因表達(dá)情況(n=3)。結(jié)果1.成功建立大鼠CHF模型DOX組死亡率為35.6%,而NS組大鼠則全部存活。DOX組大鼠在注射過(guò)程中逐漸出現(xiàn)CHF的表現(xiàn),如:進(jìn)食量逐漸下降,體重增長(zhǎng)緩慢甚至降低,精神萎靡等表現(xiàn),而NS組大鼠進(jìn)食量正常,體重穩(wěn)步增加,無(wú)心力衰竭的表現(xiàn)。第8周末的超聲心動(dòng)圖顯示:DOX組大鼠左室射血分?jǐn)?shù)(LVEF),左室短軸縮短率(LVFS)顯著下降。DOX組心肌病理學(xué)心肌纖維排列紊亂,細(xì)胞核稀疏,部分心肌細(xì)胞胞漿呈現(xiàn)空泡化的表現(xiàn)。2.RISK信號(hào)通路在MPC減輕正常大鼠離體心肌IRI中的作用機(jī)制2.1 PD98059及wortmannin對(duì)MPC介導(dǎo)正常大鼠心肌保護(hù)作用的影響在正常大鼠離體心臟中,MPC和經(jīng)典IPC均可顯著減輕離體心臟IRI,縮小心肌梗死面積和降低冠脈流出液中的LDH活性。但在MPC前給予ERK抑制劑PD98059或PI3K抑制劑Wortmannin后,兩者均可阻斷MPC的心肌保護(hù)作用,提示MPC在正常大鼠中發(fā)揮心肌保護(hù)作用依賴于ERK或PI3K通路的活化。2.2 PD98059和wortmannin對(duì)MPC誘導(dǎo)正常大鼠心肌ERK、Akt及GSK-3b磷酸化的影響MPC和IPC均可顯著升高缺血危險(xiǎn)區(qū)心室肌組織中ERK與Akt的磷酸化水平,并促進(jìn)下游GSK-3b磷酸化。PD98059或Wortmannin可分別抑制MPC誘導(dǎo)的ERK或Akt磷酸化,兩者均可抑制MPC誘導(dǎo)的GSK-3b磷酸化。3.RISK信號(hào)通路在MPC減輕CHF大鼠離體心肌IRI中的作用機(jī)制3.1不同濃度MPC對(duì)CHF大鼠離體心臟IRI的作用在CHF大鼠中,1μmol/L和3μmol/L的MPC可以顯著減輕大鼠離體心臟IRI,縮小心肌梗死面積和再灌注后冠脈流出液中LDH活性,而濃度低于1μmol/L或濃度高于10μmol/L的MPC不能有效減輕心臟的IRI。同時(shí),IPC對(duì)CHF大鼠離體心臟的IRI沒(méi)有明顯保護(hù)作用。3.2 PD98059和Wortmannin對(duì)MPC介導(dǎo)心衰大鼠心肌保護(hù)作用的影響在MPC前加入PD98059幾乎完全阻斷MPC的心肌保護(hù)作用,顯著增加心肌梗死面積和LDH的活性。然而,Wortmannin對(duì)MPC的心肌保護(hù)作用無(wú)明顯阻斷作用。提示,MPC在CHF大鼠中發(fā)揮心肌保護(hù)作用主要依賴于ERK通路,而不是PI3K通路。3.3 PD98059和Wortmannin對(duì)MPC誘導(dǎo)心衰大鼠心肌ERK、Akt及GSK-3b磷酸化的影響MPC可以顯著升高ERK和下游GSK-3β的磷酸化水平,但不能促進(jìn)Akt磷酸化。PD98059可抑制MPC誘導(dǎo)的ERK以及GSK-3β磷酸化。Wortmannin雖然降低Akt磷酸化水平,但對(duì)MPC誘導(dǎo)的GSK-3β磷酸化無(wú)明顯影響。同時(shí),IPC不能誘導(dǎo)ERK、Akt或GSK-3β磷酸化水平升高。3.4 PD98059和Wortmannin對(duì)MPC誘導(dǎo)心衰大鼠心肌凋亡相關(guān)基因表達(dá)的影響MPC可升高抗凋亡基因Bcl-2 m RNA水平,但降低促凋亡基因Bax m RNA降低,導(dǎo)致Bcl-2/Bax比值升高。PD98059可阻斷MPC對(duì)凋亡基因的調(diào)控作用,但Wortmannin對(duì)此無(wú)明顯阻斷作用。同時(shí),IPC對(duì)Bcl-2 m RNA和Bax m RNA以及Bcl-2/Bax比值沒(méi)有明顯影響。結(jié)論在正常大鼠中,MPC和IPC均可通過(guò)活化ERK及PI3K/Akt通路磷酸化下游GSK-3β,減輕離體心臟的IRI。而在CHF大鼠中,MPC發(fā)揮心肌保護(hù)作用的機(jī)制可能主要是通過(guò)ERK/GSK-3β通路,而不依賴于PI3K/Akt通路,繼而調(diào)控凋亡相關(guān)基因表達(dá)。相反,經(jīng)典IPC在CHF大鼠中不能發(fā)揮心肌保護(hù)作用,可能與其不能誘導(dǎo)活化RISK通路及調(diào)控下游信號(hào)分子相關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：安徽醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R541.6

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