本文關(guān)鍵詞：減阻劑改善自發(fā)性高血壓大鼠主動脈和心室重塑

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【摘要】：研究背景及目的：高血壓是最常見的慢性病,也是心腦血管疾病最主要的危險因素,我國人群高血壓患病率仍呈增長態(tài)勢,每5個成人中就有1人患高血壓,估計目前全國高血壓患者至少2億。不管是在人類還是動物模型,高血壓都與心臟和主動脈重塑有著密切的聯(lián)系。心臟重塑的定義為基因表達導致分子,細胞及間質(zhì)改變,臨床表現(xiàn)為心肌肥厚、纖維化和心臟失代償。其中心室肥厚是高血壓患者死亡的獨立危險因素,逆轉(zhuǎn)心肌肥厚可以減少患者的心血管并發(fā)癥。長期和持續(xù)的高血壓促進了病理性心肌細胞肥大和損傷,后者又引起RAAS和交感神經(jīng)系統(tǒng)的過度興奮,激活一系列神經(jīng)內(nèi)分泌因子,從而產(chǎn)生心肌重塑,而心肌重塑反過來又使RAAS和交感神經(jīng)系統(tǒng)進一步興奮性增加,加重心肌重塑,形成惡性循環(huán),最終發(fā)生心衰。高血壓與動脈重塑有著密切的聯(lián)系,其特點是內(nèi)皮依賴性的舒張功能受損和血管結(jié)構(gòu)改變。研究證實,僅僅降低血壓并不能改善或逆轉(zhuǎn)這些改變,而且很多抗高血壓藥物并不能改善內(nèi)皮功能受損和血管結(jié)構(gòu)改變。因此,研發(fā)改善高血壓患者血管內(nèi)皮功能、結(jié)構(gòu)的藥物具有非常重大的臨床意義。心血管系統(tǒng)的重塑受血液動力學負荷、神經(jīng)激素激活以及尚未明確的因素影響,內(nèi)皮細胞是覆蓋在血管內(nèi)腔表面的連續(xù)單層扁平細胞,不僅可以釋放多種血管活性物質(zhì)調(diào)節(jié)血管舒縮,如引起血管舒張的一氧化氮(NO)、前列腺素I2(PGI2)、內(nèi)皮衍生超極化因子(EDHF)等,以及引起血管收縮的內(nèi)皮素-1(ET-1)、血栓素A2(TXA2)等,還在調(diào)節(jié)血管細胞增殖、維持血管基底膜靜息狀態(tài)時膠原及糖蛋白穩(wěn)定、提供抗血栓形成及抗白細胞黏附的表面、調(diào)節(jié)脂質(zhì)氧化應(yīng)激等方面發(fā)揮著重要的作用,因此內(nèi)皮功能完整對維持心血管系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要,內(nèi)皮細胞功能紊亂是高血壓和動脈粥樣硬化等疾病的病理生理過程的關(guān)鍵因素。高血壓是內(nèi)皮損傷的始動因素之一,內(nèi)皮功能紊亂又可促進高血壓的發(fā)生與進展,研究表明,在高血壓狀態(tài)下,主要表現(xiàn)為內(nèi)皮依賴性舒張功能減弱和(或)內(nèi)皮依賴性收縮功能增強以及血管壁炎癥反應(yīng)的增強等。內(nèi)皮素(ET)是迄今所知最強的縮血管物質(zhì),共有4個壓型ET-1,-2,-3,-4,其中收縮血管作用最強的是ET-1, ET-1主要由內(nèi)皮細胞釋放,作用于分布于心臟、主動脈和腦血管血管平滑肌細胞的ETa受體,介導血管收縮、平滑肌細胞增生和心鈉素的分泌,參與血管重塑、血管形成和細胞外基質(zhì)合成過程,并參與了許多疾病,包括高血壓、動脈粥樣硬化或纖維化的病理過程。高血壓患者內(nèi)皮細胞釋放ET-1增加,血管及心臟ET-1基因表達上調(diào),增加的ET-1又可進一步升高血壓,促進血管和心臟損害的進展。內(nèi)皮細胞受到刺激合成并釋放ET-1,其調(diào)控主要在基因轉(zhuǎn)錄水平,刺激ET-1合成的因素包括：腎上腺素、血栓素、血管加壓素、血管緊張素、胰島素、細胞因子以及血管壁剪切力與壓力的變化及缺氧等,抑制ET-1合成的因素有：NO, PGI2,心房利鈉肽及肝素等。研究表明,提高血液流動剪切應(yīng)力,可以改變內(nèi)皮細胞排列及結(jié)構(gòu),并可以抑制ET-1表達。減阻劑(drag-reducing polymer,DRP)是一類水溶性長鏈大分子物質(zhì),平均分子量大于106Da,既往研究表明,向液體中加入極微量的此類高分子物質(zhì)后,可有效減少湍流,明顯降低流體阻力。目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)管道運輸(石油,天然氣)、消防、灌溉、泄洪、航空航天及潛艇等領(lǐng)域。近年來,國內(nèi)外學者逐漸開展了DRP在醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用研究,初步結(jié)果顯示,靜脈應(yīng)用減阻劑后可顯著減低血流阻力,明顯增加組織器官微循環(huán)的血流灌注,對于缺血性心血管疾病、失血性休克、腦卒中、糖尿病等疾病的治療有重要的潛在價值。本實驗室前期研究證實,靜脈應(yīng)用DRP后可顯著增加大鼠腹主動脈血流速度,而不影響粘度,根據(jù)剪切應(yīng)力T計算公式：τ=32μQ/πd3,血液粘度(u)、血流速度(Q)及血管直徑(d),計算可得主動脈內(nèi)血液流動剪切應(yīng)力顯著增加。因此,我們設(shè)想是否可以通過靜脈應(yīng)用DRP提高血液流動的剪切應(yīng)力,改變內(nèi)皮細胞排列及結(jié)構(gòu)并抑制ET-1表達,來改善自發(fā)性高血壓大鼠(spontaneous hypertensive rat,SHR)的心室及主動脈重塑。本研究以自發(fā)性高血壓大鼠為動物模型,生理鹽水作為對照,連續(xù)給予靜脈應(yīng)用減阻劑60天,超聲心動圖及病理切片觀察自發(fā)性高血壓大鼠心臟及主動脈重塑,并深入探討其機制。研究對象和方法：1.配制減阻劑準確稱取減阻劑聚氧化乙烯(PEO)50mg于250ml的燒杯中,加入生理鹽水50ml；燒杯中置入磁力攪拌器,勻速(60 r/min)攪拌24小時,使PEO充分溶解,生成濃度為10-3g/ml,即質(zhì)量濃度為1000ppm (ppm為質(zhì)量體積比的單位,1 ppm=10"6 g/ml)的均一溶液；取出保存于疊氮鈉中的透析袋(分子截留量為50000 Da)用三蒸水沖洗干凈后,將配制好的PEO溶液置于透析袋中透析24h；用孔徑為0.22 u m的無菌過濾器緩慢濾除溶液中的細菌及雜質(zhì)；將配好的PEO置于4℃冰箱避光保存?zhèn)溆?使用時提前2小時使用無菌生理鹽水稀釋成濃度為10ppm、20ppm的PEO溶液。2.實驗動物分組及干預(yù)采購自發(fā)性高血壓大鼠(SHR)及Wistar大鼠后,適應(yīng)性飼養(yǎng)1周,實驗動物方案符合南方醫(yī)科大學實驗動物中心規(guī)范,并與美國國立衛(wèi)生研究院(National Institutes of Health,NIH)實驗動物規(guī)范一致,大鼠自由飲水、進食及在籠內(nèi)自由活動,不受限制。SHR隨機分為3組(每組8只)：(1)SHR+生理鹽水(normal saline,NS) (SHR+NS組);(2)SHR+10ppm DRP組(SHR+10組);(3)SHR+20 ppm DRP組(SHR+20組)。隔日用微量泵通過尾靜脈以3 mL/h速度靜脈輸注DRP或NS,每次持續(xù)給藥30 min,連續(xù)給藥60天。8只年齡匹配的雄性Wistar大鼠作為對照組(WR+NS組),予尾靜脈通過微量泵注射NS。3.記錄大鼠體重、心率、收縮壓實驗開始前及每20天記錄大鼠體重,用動物無創(chuàng)血壓記錄儀,通過尾動脈法記錄大鼠收縮壓及心率,每次重復測量2次大鼠體重、收縮壓及心率,取平均值記錄于實驗記錄本,離線電腦計算數(shù)據(jù)。4.超聲心動圖評估自發(fā)性高血壓大鼠心功能改變與心室重塑靜脈給藥60天后,實驗大鼠以3%戊巴比妥鈉腹腔麻醉,將大鼠固定于實驗臺上后,給予左胸備皮,應(yīng)用配備高分辨率系統(tǒng)的Sequoia512 (Acuson, Siemens),并使用17L5 probe (Acuson,USA),將超聲探頭定位于前胸產(chǎn)生最佳的胸骨旁短軸二維影像處,在乳頭肌水平記錄胸骨旁心臟短軸M型超聲圖像,每只大鼠重復2遍測量取平均值,記錄左室收縮末期直徑(left ventricle end-systolic diameter, LVESD)、左室舒張末期直徑(left ventricle end-diastolic diameter, LVEDD)、左室收縮末期后壁厚度(left ventricular posterior wall systolic thickness, LVPWS)和左室舒張末期后壁厚度(left ventricular posterior wall diastolic thickness, LVPWD),計算大鼠左室縮短分數(shù)(left ventricular fractional shortening, LVFS)和左室射血分數(shù)(left ventricle ejection fraction, LVEF)。5.測定大鼠血清及左心室心肌ET水平大鼠血清及左心室心肌ET表達情況采用雙抗夾心酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)測定,操作嚴格按照說明書進行。6.病理學組織學觀察主動脈主動脈組織取材固定,經(jīng)組織脫水、透明、包埋、切片后,HE染色觀察主動脈形態(tài)結(jié)構(gòu)和主動脈中膜厚度變化,免疫組織化學法檢測各組主動脈ET-1表達變化。7.病理學組織學觀察左心室心肌左心室心肌組織取材固定,經(jīng)組織脫水、透明、包埋、切片后,HE染色觀察心肌細胞形態(tài),Masson染色評價心肌纖維化,免疫組化染色評估左心室心肌ET-1表達。結(jié)果：1.各組大鼠體重、心率及尾動脈收縮壓的比較SHR各組間體重、心率無顯著差異；SHR+WS組自實驗開始血壓平穩(wěn),到給藥結(jié)束,尾動脈收縮壓未見顯著變化；給藥60天期間SHR+10組和SHR+20組血壓較SHR+NS組尾動脈收縮壓增長平緩,但各時間點均收縮壓均無統(tǒng)計學差異(P0.05):SHR各組尾動脈收縮壓均顯著高于WR+NS組大鼠(P0.05)。2.減阻劑可顯著改善自發(fā)性高血壓大鼠左室后壁肥厚超聲心動圖示SHR+10和SHR+20組較SHR+NS組左室收縮末期直徑(3.22± 0.22mm,3.19±0.16mm vs.2.33±0.13mm,P0.05)、左室舒張末期直徑(6.19± 0.23mm,5.94±0.17mm vs.5.38±0.17mm,P0.05)顯著增加,左室收縮末期后壁厚度顯著降低(2.65±0.12mm,2.63±0.14mm vs 3.31±0.21mm,P0.05)； SHR+20組較SHR+NS組左室舒張末期后壁厚度(2.03±0.14mm vs 2.58± 0.048,P0.05)顯著減低,而SHR+10和SHR+NS組無統(tǒng)計學差異(2.19±0.12mm vs 2.58±0.048,P0.05).WR+NS組和SHR+NS組間左室收縮末期直徑、左室舒張末期直徑、左室收縮末期后壁厚度及左室舒張末期后壁厚度均有統(tǒng)計學差異(P0.05),而WR組和SHR各組間左室縮短分數(shù)及左室射血分數(shù)無統(tǒng)計學差異(P0.05)。3.減阻劑可顯著改善自發(fā)性高血壓大鼠左心室心肌肥大和纖維化心肌HE染色示SHR+10和SHR+20組心肌細胞橫截面積都較SHR+NS組下降,其中SHR+20組心肌細胞橫截面積較SHR+NS組差異具有統(tǒng)計學意義(291.72 ±29.08 um2 vs 630.97±54.15 um2,P=0.016).SHR+NS組較WR+NS組心肌細胞橫截面積顯著增加(630.97±54.15 um2 vs 309.34±9.91μm,P0.05),而SHR+10組和SHR+20組與WR+NS組心肌細胞橫截面積無統(tǒng)計學差異。靜脈應(yīng)用減阻劑后,自發(fā)性高血壓大鼠左心室心肌膠原纖維表達被抑制,左心室心肌纖維化被顯著抑制,心肌masson三色染色示SHR+10和SHR+20組較SHR+NS組心肌膠原纖維百分比顯著減少(2.70±0.34%,2.38±0.34% vs 6.58±0.49%,P0.05),差異具有統(tǒng)計學意義,其中SHR+20組較SHR+10組對心肌肥大的抑制效果更強,但兩組之間并沒有統(tǒng)計學差異。SHR+NS組較WR+NS組心肌膠原纖維百分比顯著增加(6.58±0.49%vs1.86±0.37%,P0.05)。而SHR+10和SHR+20組較WR+NS組心肌膠原纖維百分比無顯著差異(2.70±0.34%,2.38±0.34% vs 1.86±0.37%,P0.05)。4.各組大鼠主動脈形態(tài)結(jié)構(gòu)和主動脈中膜厚度變化情況與WR+NS組相比,SHR+NS組主動脈中膜厚度明顯增厚(164.97±3.37μmvs 126.63±4.01μm,P0.05);而靜脈應(yīng)用DRP后,與SHR+NS組相比,SHR+10組、SHR+20組主動脈中膜厚度均顯著降低(132.73±7.12μm,135.46±6.79μm vs 164.97±3.37μm,P0.05),差異具有統(tǒng)計學意義。SHR+10組、SHR+20組與WR+NS組之間主動脈中膜厚度無統(tǒng)計學差異。5.各組大鼠左心室心肌ET-1蛋白及ET-1 mRNA基因表達情況左心室心肌免疫組織化學染色顯示,ET-1在左心室心肌有表達,SHR大鼠左心室心肌表達明顯高于WR大鼠。經(jīng)過靜脈應(yīng)用DRP后,SHR+10組、SHR+20組左心室心肌ET-1表達較SHR+NS組顯著降低；SHR+20組較SHR+10組ET-1表達顯著減少,其中SHR+20組ET-1表達被抑制更加顯著。RT-PCR檢測顯示ET-1mRNA基因在WR及SHR組大鼠均有表達,且SHR組大鼠ET-1 mRNA基因表達顯著高于WR組大鼠,靜脈應(yīng)用減阻劑后,SHR+10組、SHR+20組左心室心肌ET-1基因表達較SHR+NS組均有降低,且SHR+20組心肌ET-1基因相對表達水平明顯低于SHR+NS組(1.46±0.14 vs 2.24±0.07,P=0.001)。6.各組大鼠主動脈ET-1 mRNA基因表達情況主動脈免疫組織化學染色顯示,ET-1在血管內(nèi)皮及中層平滑肌均有表達,SHR大鼠主動脈表達明顯高于WR大鼠。經(jīng)過靜脈應(yīng)用DRP后,SHR+10組、SHR+20組主動脈ET-1表達較SHR+NS組顯著降低；SHR+10組與SHR+20組之間ET-1表達無顯著差異。7.各組大鼠血清及左心室心肌ET表達情況SHR+NS組大鼠左心室心肌ET較WR+NS組顯著增加(122.72±9.36 pg/100mg vs 77.01±4.15,P=0.000).靜脈應(yīng)用減阻劑后,SHR+10組、SHR+20組大鼠左心室心肌ET水平較SHR+NS組大鼠左心室心肌ET顯著降低(92.95 ±5.05 pg/100mg,88.59±3.74 pg/100mg vs 122.72±9.36 pg/100mg,P0.05),差異具有統(tǒng)計學意義。與WR+NS組比較,SHR+NS組大鼠血清ET顯著增加(39.12±6.63 ng/L vs 75.24±3.89 ng/L,P=0.003),而靜脈應(yīng)用減阻劑后,SHR+10組、SHR+20組大鼠血清ET水平與WR+NS組無顯著差異(51.35±1.94 ng/L, 45.24±5.57 ng/L vs 39.12±6.63 ng/L,P0.05).SHR+10組、SHR+20組大鼠血清ET水平較SHR+NS組大鼠血清ET顯著降低(51.35±1.94 ng/L,45.24±5.57 ng/L vs 75.24±3.89 ng/L,P0.05),差異具有統(tǒng)計學意義。結(jié)論：靜脈應(yīng)用減阻劑可改善自發(fā)性高血壓大鼠主動脈重塑并改善自發(fā)性高血壓大鼠左心室肥厚與纖維化,其機制可能與減阻劑通過增加血液剪切應(yīng)力抑制了ET-1表達有關(guān),減阻劑可能為治療高血壓引起的左心室和主動脈重塑提供新的思路,為研發(fā)新型減阻劑提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：減阻劑 主動脈重塑 心室重塑 內(nèi)皮素1 自發(fā)性高血壓大鼠
【學位授予單位】：南方醫(yī)科大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R544.1
【目錄】：

• 摘要3-10
• ABSTRACT10-17
• 前言17-23
• 參考文獻20-23
• 第一部分 減阻劑對自發(fā)性高血壓大鼠主動脈重塑的影響及機制23-38
• 材料與方法23-30
• 結(jié)果30-34
• 討論34-35
• 結(jié)論35
• 參考文獻35-38
• 第二部分 減阻劑改善自發(fā)性高血壓大鼠心室重塑材料與方法38-63
• 材料與方法38-49
• 結(jié)果49-58
• 討論58-60
• 結(jié)論60-61
• 參考文獻61-63
• 全文總結(jié)63-64
• 中英文縮略詞表64-66
• 攻讀碩士學位期間成果66-67
• 致謝67-68

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張新祿;陳海濱;廖偉明;劉博;梁鴻彬;劉雪薇;崔凱;修建成;;減阻劑改善自發(fā)性高血壓大鼠主動脈重塑[J];中國動脈硬化雜志;2015年05期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張泉;減阻劑對大鼠慢性缺血后肢血管新生的影響及其可能作用機制[D];南方醫(yī)科大學;2014年

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本文編號：549445