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《浙江大学》 2007年
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阿托伐他汀抑制自发性高血压大鼠左室肥厚心肌缝隙连接蛋白43重构的实验研究

陈红娟  
【摘要】: 研究背景 高血压是动脉粥样硬化、冠心病及脑卒中的重要危险因素,可以导致不可逆转的心血管系统重构。左室肥厚(left ventricular hypertrophy,LVH)是高血压的早期并发症之一,也是心血管疾病的一个独立危险因素。随着心肌肥厚进展,可伴随心力衰竭、心律失常、缺血性心脏病,成倍地增加心血管疾病的死亡率。缝隙连接(gap junctions,GJ)是由连接蛋白(connexin,Cx)组成的,构成细胞间的通道,使电流或离子流精确、同步地传导,从而调控心脏收缩的节律性。缝隙连接构成和表达的改变,是心脏疾病的一个固有的特征,从而导致心律失常的产生。这些改变包括结构的重塑,即缝隙连接分布的异常和/或缝隙连接蛋白表达的类型或数量的异常。哺乳类动物心室肌细胞表达的连接蛋白主要是缝隙连接蛋白43(cormexin43,Cx43)。在心脏疾病时,异常心室肌经常存在Cx43数量上的减少及分布的不均一性。在心肌肥厚的发展过程中,Cx43的表达也在一系列调控机制下发生了改变,主要包括Cx43数量的改变和分布的异常,即发生了Cx43GJ重构。3-羟3-甲基戊二酸甲酰辅酶A还原酶抑制剂[3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA(HMG-CoA)reductase inhibitors],即他汀类药物,是目前临床上应用最为广泛的血脂调节药物,可有效地降低血液中的总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平,且对各种类型的高脂血症均有一定疗效。许多大型临床试验表明,他汀类药物不仅安全、耐受性好,而且在一、二级预防中明显降低冠心病等动脉粥样硬化性疾病的发生率和死亡率。近年来有大量数据表明,他汀类药物还具有除降低胆固醇以外的其他多种作用。研究表明他汀类药物可以逆转心肌肥厚。辛伐他汀可以阻止体外培养的由血管紧张素Ⅱ(angiotensinⅡ,AngⅡ)引起的心肌细胞肥大。在大鼠心肌肥厚动物模型中,AngⅡ灌注(伴随高血压)或结扎主动脉(不伴高血压)所引起的心肌肥厚,都可以被辛伐他汀(2 mg·kg~(-1)·d~(-1),4周)抑制。最近一些研究发现他汀类药物减少小鼠及兔动脉粥样硬化斑块中Cx43表达,但他汀类药物对肥厚心肌Cx43表达的影响尚未见报道。 目的 本研究拟了解自发性高血压大鼠(spontaneously hypertensive rats,SHR)左室肥厚心肌是否存在Cx43表达水平的改变及分布的异常。如果Cx43GJ重构是左室肥厚的一个特征性表现,那么他汀类药物是否可以抑制该重构过程将具有重要意义。所以我们观察了阿托伐他汀对自发性高血压大鼠左室肥厚的影响,及对左室心肌Cx43蛋白表达水平和分布的影响,以阐明Cx43GJ在左室肥厚中的关键作用及他汀类药物逆转心肌肥厚的可能机制之一。 方法 成年9周龄健康雄性SHR 16只,体重240~265 g,以及同周龄和体重的雄性Wistar-Kyoto(WKY)大鼠16只。SHR随机分为SHR对照组(SHR组)和阿托伐他汀组(SHR-A组,30 mg·kg~(-1)·d~(-1))。WKY随机分为WKY对照组(WKY组)和阿托伐他汀组(WKY-A组,30 mg·kg~(-1)·d~(-1))。每组8只。阿托伐他汀充分研碎,用1 ml生理盐水混匀,于每日上午灌胃给药,SHR对照组及WKY对照组每日同时用等体积生理盐水灌胃,每日1次,连续给药8周。分别于给药前和给药后2、4、8周测量大鼠尾动脉收缩压(systolic bloodpressure,SBP)。于给药8周后超声心动图检测左室结构参数:包括左室舒张末期内径(left ventricular end-diastolic diameter,LVEDD)、左室收缩末期内径(left ventricular end-systolic diameter,LVESD)、左室收缩末期后壁厚度(leftventricular posterior wall thickness at end-systole,LVPWs)、左室舒张末期后壁厚度(left ventricular posterior wall thickness at end-diastole,LVPWd)、收缩末期室间隔厚度(interventricular sepmm thickness at end-systole,IVSs)、舒张末期室间隔厚度(interventricular septum thickness at end-diastole,IVSd),计算左室重量(left ventricular mass,LVM)。给药8周后,所有大鼠用戊巴比妥钠腹腔注射麻醉后,抽取动脉血约6 ml,分别测定血浆总胆固醇(total cholesterol,TC)、甘油三酯(triglyceride,TG)、高密度脂蛋白胆固醇(high-density lipoproteincholesterol,HDL-C)和低密度脂蛋白胆固醇(low-densit),lipoprotein cholesterol,LDL-C)水平;血浆脑型钠尿肽(brain natriuretic peptide,BNP)以ELISA法测定。沿宦间隔分离左心室(包括室间隔),计算左心室重量与体重的比值(leftventricle weight to body weight ratio,LVW/BW)。将大鼠的心脏用10%甲醛固定后,石蜡包埋,切片,经HE染色观察其形态结构变化及计算心肌细胞横径(transdiameter of cardiomyocyte,TDM);Masson三色染色判断心肌纤维化沉积,计算胶原容积分数(collagen volume fraction,CVF)。免疫组化法观察Cx43在心肌组织纵切面分布。另取心肌组织放入液氮冷冻后立即转至-70℃冰箱保存,Western blot法检测组织中Cx43蛋白质表达。另取心肌组织放入2.5%戊二醛固定,透射电镜观察心肌细胞连接处超微结构的改变。 结果 1.与WKY和WKY-A组比较,在实验开始时,9周龄SHR和SHR-A组大鼠收缩压水平显著升高。SHR组大鼠与WKY组大鼠收缩压的差异一直持续到观察结束。在观察过程中,SHR和SHR-A组收缩压水平逐渐升高。观察8周时,SHR和SHR-A组收缩压显著高于其基础血压。在治疗前SHR-A组收缩压略高于SHR组,阿托伐他汀干预后,SHR-A组在给药后第8周收缩压水平呈下降趋势,略低于同一时段SHR对照组,但无统计学意义。同时,我们还发现,WKY组和WKY-A组收缩压在观察期间无显著变化。 2.M型超声心动图显示,在观察结束时,与WKY和WKY-A组比较,SHR组IVSd、LVPWd、IVSs、LVPWs及LVM均显著性增高。与SHR组比较,SHR-A组IVSd、LVPWd、IVSs、LVPWs及LVM显著性降低;WKY-A组与WKY组之间心脏结构各参数无显著性差异。 3.SHR和SHR-A组血浆TC和HDL-C水平均低于WKY和WKY-A组,SHR-A组LDL-C低于WKY和WKY-A组,但SHR各组与WKY各组之间TG无显著性差异。阿托伐他汀给药8周后,SHR-A组TC、TG、HDL-C及LDL-C与SHR组无显著性差异;WKY-A组与WKY组血脂各项指标亦无显著性差异。阿托伐他汀未显示出显著的调节血脂的作用。 4.组织学检测和血浆BNP测定证实,观察结束时,对照组自发性高血压大鼠存在显著左室肥厚。SHR组LVW/BW、TDM、CVF及血浆BNP水平与WKY组比较显著增高,而阿托伐他汀处理后的SHR-A组LVW/BW、TDM、CVF及血浆BNP水平明显低于SHR组。SHR-A组各项心肌肥厚指标高于WKY各组,但无显著性差异。 5.免疫组织化学结果显示Cx43阳性颗粒在WKY和WKY-A组排列规整,呈带状分布于心肌细胞之间端-端连接的闰盘处。SHR组较WKY和WKY-A组Cx43表达增强,仅少量呈带状位于闰盘,大量异常分布于心室肌细胞的侧边或胞内,形成侧-侧连接。与WKY各组比较,SHR组Cx43阳性颗粒排列紊乱,即SHR组左室肥厚心肌Cx43GJ发生了重构。与SHR组比较,SHR-A组Cx43表达降低,Cx43阳性颗粒多分布于与心肌纤维长轴垂直的闰盘处,与WKY和WKY-A组相仿,提示阿托伐他汀对SHR大鼠左室肥厚心肌Cx43重构有抑制作用。 6.Western blot方法检测各实验组大鼠左室心肌组织Cx43蛋白表达:WKY和WKY-A组大鼠左室心肌组织可以检测到Cx43蛋白表达,WKY和WKY-A组大鼠左室心肌组织Cx43蛋白表达未发现显著性差异。与WKY和WKY-A组相比,SHR组大鼠左室肥厚心肌组织Cx43表达水平显著升高。阿托伐他汀干预8周后,与SHR组相比,SHR-A组大鼠心肌组织中Cx43蛋白表达明显降低;同时,我们观察到与WKY各组比较,SHR-A组大鼠心肌组织Cx43蛋白表达降低。提示阿托伐他汀可以抑制SHR大鼠左室肥厚心肌Cx43的过度表达。 7.透射电镜观察心肌细胞连接处的超微结构的改变:电镜下WKY和WKY-A组GJ呈黑色颗粒状分布于心肌细胞闰盘中心皱褶处或附近。与WKY和WKY-A组比较,SHR组GJ颗粒丰富,GJ分布紊乱,可见分布于闰盘中心或周边远离闰盘处,形成心肌细胞之间的侧-侧连接。阿托伐他汀治疗8周后,我们观察到SHR-A组GJ表达减少,分布规则,位于心肌细胞闰盘中心皱褶处。 结论 1.观察8周后,白发性高血压大鼠收缩压逐渐升高,心脏超声结构参数发生改变,血浆BNP升高、左室重量与体重比值增加、心肌细胞横径增加和心肌间质纤维沉积增多,出现显著的左室肥厚。正常血压大鼠血压无显著变化,未出现左室心肌肥厚。 2.正常血压大鼠Cx43排列规整,分布于心肌细胞之间端-端连接的闰盘处。自发性高血压大鼠心肌组织Cx43蛋白表达增加,Cx43分布紊乱,不再分布于心肌细胞端-端相连的闰盘处,而是分布于细胞表面,形成侧-侧连接,肥厚心肌Cx43GJ发生重构。 3.阿托伐他汀干预8周后,自发性高血压大鼠收缩压及血脂无显著变化,左室肥厚减轻(超声结构参数、BNP、左室重量与体重比值、心肌细胞横径和纤维沉积完全或部分恢复),心肌组织Cx43蛋白表达降低;同时,Cx43分布恢复正常,多规则分布于闰盘处。提示阿托伐他汀抑制自发性高血压大鼠左室肥厚心肌Cx43GJ重构。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:R541.3

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