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《山西医科大学》 2009年
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下丘脑室旁核内炎性细胞因子和肾素—血管紧张素系统在慢性充血性心力衰竭中的作用及其机制研究

和荣丽  
【摘要】: 慢性充血性心力衰竭(简称慢性心衰)是众多心血管疾病(包括心肌梗死)的共同结局,它以交感神经系统和肾素-血管紧张素系统(RAS)的活动增强,伴随血管收缩和容量潴留为基本表现。但关于慢性心衰的机制还不十分清楚。以往认为交感神经活动过度增强和神经内分泌系统过度激活是慢性心衰发生发展的重要因素。近来研究发现,心力衰竭时,外周循环和心脏组织中RAS过度激活,致炎细胞因子水平明显升高。而且外周RAS和致炎细胞因子之间存在相互作用。因此提出了心衰的“神经内分泌-细胞因子”学说。但这些研究均针对慢性心衰的周围症状,只有少数研究关注到心血管活动的重要调节中枢。下丘脑室旁核(PVN)是神经内分泌活动的重要中枢,是调节细胞外液容量和交感神经激动的关键脑区。研究显示,心力衰竭时PVN神经元代谢活性增加,且局部心肌缺血性心衰大鼠PVN神经元放电活动增强,认为下丘脑室旁核等心血管中枢部位可能在心力衰竭的发生发展中起作用。RAS系统不仅在循环和外周组织中广泛存在,也存在于许多脑区。脑部疾病或损伤时相应脑区内炎性细胞因子表达会增多。因此,我们推测,慢性心衰时下丘脑室旁核内是否也存在着炎性细胞因子和RAS系统的变化,二者之间是否相互影响,共同促进慢性心衰的发生发展过程。 此外,中枢神经系统内的兴奋性神经递质(如谷氨酸和去甲肾上腺素等)和抑制性神经递质(如GABA)在心血管活动的调节中也可能起到重要作用。据报道,PVN内有功能性谷氨酸受体表达,这些受体参与心血管反射的调节。心衰大鼠的交感高活性伴随着PVN内细胞外去甲肾上腺素的增多,PVN内GABA介导的抑制机制在交感兴奋中起作用。我们推测,心衰时PVN内兴奋性和抑制性神经递质是否受到炎性细胞因子的调节,从而影响交感活动,在心衰进程中发挥作用。 本实验即对慢性心衰时下丘脑室旁核内IL-1β、TNF-α、COX-2、AngII、AT1-R的表达变化进行了观察,并采用炎性细胞因子抑制剂和RAS系统的阻断剂对慢性心衰时两者间的相互作用进行研究,同时观察了下丘脑室旁核内NF-κB的表达变化,探讨炎性细胞因子和RAS系统之间相互作用的机制。另一方面,本研究还观察了慢性心衰时PVN内兴奋性和抑制性神经递质的变化,炎性细胞因子阻断剂应用后对二者的影响,探讨PVN内两类神经递质的失衡在心衰时交感神经活动增强中的可能作用,以及炎性细胞因子对PVN内相关神经递质的调节作用。 第一章慢性充血性心力衰竭大鼠下丘脑室旁核内炎性细胞因子和肾素-血管紧张素系统的变化及其作用 选取SD大鼠24只,采用左冠状动脉前降支结扎术诱导心衰,伪手术组不结扎冠脉左前降支。术后4周时,血流动力学测定心功能;电生理记录肾交感神经放电活动;测定右心室/体重比和肺/体重比;HE染色观察心脏病理组织学改变;免疫组织化学染色观察下丘脑室旁核内Fra-like(慢性神经元激活标志物)、IL-1β、TNF-α的表达变化;ELISA法测定血浆NE以及血浆和下丘脑室旁核内IL-1β、AngII含量;Western blot法测定下丘脑室旁核内Fra-like、TNF-α、COX-2和AT1-R的蛋白含量变化。结果显示:(1)慢性心衰(HF)大鼠心功能较对照组明显降低,并伴有心肌肥大和心室重建。HF大鼠HR、LVEDP明显高于伪手术(SHAM)组,±dp/dt max均明显低于SHAM组大鼠,且其右心室/体重比和肺/体重比明显高于SHAM组。HE染色显示4周时HF大鼠非梗死区心肌增生、肥大。(2)与SHAM组相比,HF大鼠肾交感神经放电活动明显增强,血浆NE浓度增高。(3)慢性心衰时,PVN内神经元被显著激活。HF大鼠PVN内Fra-like(慢性神经元激活标志物)免疫阳性反应及Fra-like的蛋白表达较SHAM组明显增多。(4)HF大鼠血浆和PVN内炎性细胞因子表达明显高于SHAM组。与SHAM组相比,HF大鼠血浆和PVN内IL-1β含量增高,PVN内IL-1β、TNF-α免疫反应阳性神经元增多,Western blot测定PVN内TNF-α、COX-2的蛋白含量升高。(5)HF大鼠血浆和PVN内RAS系统成分的表达明显高于SHAM组。与SHAM组相比,HF大鼠血浆AngII含量,PVN内AngII含量和AT1-R的蛋白表达明显升高。提示,慢性充血性心力衰竭时,PVN神经元被激活,其内炎性细胞因子和肾素-血管紧张素系统成分表达明显增多。下丘脑室旁核参与了慢性心衰的进程,炎性细胞因子和肾素-血管紧张素系统不仅在外周而且在心血管中枢水平影响着慢性心衰的发生和发展。 第二章炎性细胞因子和肾素-血管紧张素系统在慢性充血性心力衰竭大鼠下丘脑室旁核内的相互作用及其机制 选取SD大鼠共120只,随机分为慢性心衰(HF)组和伪手术(SHAM)对照组,每组随机分为药物干预组和非药物干预对照组。采用左冠状动脉前降支结扎术诱导心衰,伪手术组不结扎冠脉左前降支。采用大鼠颈部植入微型渗透压泵,侧脑室插管分别给予缬沙坦(VAL,150μg/h)、依那普利(ENP,1.25μg/h)、螺内酯(SL,100ng/h)和己酮可可碱(PTX,40μg/h)或Veh(0.25μl/h),持续4周。4周后,血流动力学测定各组实验动物的心率(HR)、左室舒张末压(LVEDP)和左心室内压最大上升或下降速率±dp/dt max等心功能指标;电生理记录肾交感神经放电活动;测定右心室/体重比和肺/体重比;免疫组织化学染色观察下丘脑室旁核内Fra-like、IL-1β、TNF-α的表达变化;ELISA法测定血浆NE以及血浆和下丘脑室旁核内IL-1β、AngII含量;Western blot法测定下丘脑室旁核内Fra-like、TNF-α、COX-2、AT1-R和NF-κB的蛋白含量变化。结果显示:(1)HF组大鼠心功能较伪手术对照组大鼠明显降低,并伴有心肌肥大。HF大鼠的HR、LVEDP明显高于SHAM组,±dp/dt max均明显低于SHAM组大鼠,且其右心室/体重比和肺/体重比明显高于SHAM组。侧脑室内长期慢性给予VAL、ENP、SL或PTX后,HF大鼠各心功能指标的改变及心、肺重量的增加可得到明显改善,但与SHAM组相比仍有显著差异。(2)与SHAM组大鼠相比,各HF组大鼠肾交感神经放电活动明显增强,血浆NE浓度增高。侧脑室内长期给予VAL、ENP、SL或PTX后,HF大鼠的肾交感神经放电活动明显减弱,血浆NE浓度降低。(3)慢性心衰时,PVN内神经元被显著激活。HF大鼠PVN内Fra-like(慢性神经元激活标志物)免疫反应阳性神经元数目及Fra-like的蛋白表达较SHAM组明显增多。侧脑室内长期给予VAL、ENP、SL或PTX后,HF大鼠PVN内Fra-like免疫阳性反应及Fra-like的蛋白表达明显减少,但仍高于SHAM组。(4)HF大鼠血浆和PVN内炎性细胞因子表达明显高于SHAM组。与SHAM组相比,HF大鼠血浆和PVN内IL-1β含量增高,PVN内IL-1β、TNF-α免疫反应阳性神经元增多,Western blot测定PVN内TNF-α、COX-2的蛋白含量升高。侧脑室内长期给予VAL、ENP、SL或PTX后,可在不同程度上抑制这些反应。(5)HF大鼠血浆和PVN内RAS系统组分的表达明显高于SHAM组。与SHAM组相比,HF大鼠血浆AngII含量,PVN内AngII含量和AT1-R的蛋白表达明显升高。侧脑室内长期给予VAL、ENP、SL或PTX后,上述反应可不同程度被抑制。表明慢性心衰时炎性细胞因子和RAS系统不仅在循环水平而且在中枢下丘脑室旁核内的活动增强。在中枢水平使用相应的阻断剂可抑制这些增强效应。(6)HF大鼠PVN内NF-κB蛋白表达明显高于SHAM组。侧脑室内长期给予VAL、ENP、SL或PTX后,可明显降低HF大鼠PVN内NF-κB的蛋白表达。提示,慢性充血性心力衰竭时,中枢性阻断下丘脑室旁核内肾素-血管紧张素系统的活动或炎性细胞因子的产生,均可引起循环和下丘脑室旁核内炎性细胞因子表达减少或肾素-血管紧张素系统活性的降低;同时伴随着外周交感神经活动的减弱以及心功能和心室重建的改善。通过核转录因子κB (NF-κB)的介导,炎性细胞因子和肾素-血管紧张素系统在下丘脑室旁核内相互促进,共同影响着慢性心衰的发生发展过程。 第三章慢性心衰时脑内肿瘤坏死因子α对下丘脑室旁核内神经递质的调节 选取成年SD大鼠,随机分为慢性心衰(HF)组和伪手术(SHAM)对照组,采用左冠状动脉前降支结扎术诱导心衰,伪手术组不结扎冠脉左前降支。HF和SHAM大鼠均采用大鼠颈部植入微型渗透压泵,侧脑室插管,脑室内持续注入细胞因子阻滞剂PTX(10μg/h或40μg/h)或ETN(5μg/h或10μg/h)或人工脑脊液(Veh,0.25μl/h)。另一组HF和SHAM大鼠腹腔注射同样剂量的PTX或ETN或生理盐水。持续4周。超声心动图检测左心室功能;采用高效液相色谱法(HPLC)测定下丘脑室旁核内去甲肾上腺素(NE)、谷氨酸和GABA浓度以及血浆内NE和肾上腺素(EPI)浓度;免疫组织化学法检测下丘脑室旁核内Fra-like、酪氨酸羟化酶(TH)、谷氨酸脱羧酶(GAD67)、nNOS;实时RT-PCR检测PVN内nNOS mRNA表达;ELISA检测血浆细胞因子和AngII水平以及组织内细胞因子水平;电生理记录肾交感神经放电活动;测定右心室/体重比和肺/体重比。结果显示:与SHAM大鼠相比,HF大鼠PVN内神经元兴奋性增强,伴随高浓度的谷氨酸盐、NE和TH(酪氨酸羟化酶),以及低浓度的GABA、nNOS、GAD67(67-kDa的谷氨酸脱羧酶,合成GABA的限速酶)。HF大鼠血浆细胞因子、NE、EPI和AngII以及RSNA也增加。这些反应在ICV内注入低剂量PTX或ETN后被减弱,而在ICV内注入高剂量PTX或ETN后阻止了心衰大鼠的这些反应。腹腔内注射同样剂量的PTX或ETN对HF大鼠PVN内谷氨酸盐、NE、TH、GABA、nNOS和GAD67浓度以及RSNA没有影响。结论:本研究首次证实了慢性心衰时PVN内炎性细胞因子对神经递质具有调节作用,并由此促进心衰时的交感神经兴奋活动。
【学位授予单位】:山西医科大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:R541.6

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