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《第三军医大学》 2003年
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TNF-α和基质金属蛋白酶介导心肌间质重塑的作用机制及其药物干预研究

谢萍  
【摘要】: 背景及目的:较长时期心脏重塑的研究多集中在对心肌细胞收缩力上,近年研究表明,心肌间质重塑在心力衰竭(心衰)发生和/或发展中起着与心肌细胞同等重要的作用。无论是心肌细胞外基质(extracellular matrix,ECM)过度增生或减少都将改变心脏的几何形态,从而影响心脏的舒缩功能。因此,探讨心肌间质重塑的机制及寻找有效的治疗措施以恢复ECM的正常代谢、结构和功能,已成为近年心血管领域重要的临床与基础研究课题。业已证实,胶原纤维合成与降解的平衡是ECM内环境保持稳态的关键。ECM的合成与降解主要与位于其间的Zn~(2+)-依赖基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)及其特异性组织抑制剂(tissue inhibitors of the MMPs,TIMPs)活性有关。正常情况下,MMPs大多以无活性状态存在,活化后可以分解ECM,从而改变组织的形态结构。许多生物活性肽和细胞因子均可调节MMPs的基因表达,体外实验证实,炎性细胞因子肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)可诱导心肌成纤维细胞MMPs、TIMPs的基因表达和活化。有研究报道,心衰动物模型中,心肌TNF-α表达的升高与左室重塑呈时间依赖性关系。但TNF-α在心肌间质重塑中的作用及其作用机制还不甚清楚。核因子-κB(nuclear factor-kappa B,NF-κB)是调节细胞基因转录的关键因子之一,它参与许多基因,特别是与机体防御功能及炎症反应有关的立早基因的表达调控。近年研究发现,心肌细胞、成纤维细胞、内皮细胞以及平滑肌细胞中亦存在NF-κB激活通路,可以调控包括TNF-α在内的细胞因子的基因转录和细胞增殖,同时TNF-α又可与其细胞表面受体结合,通过细胞信号使NF-κB活化,导致靶基因MMPs上调。由此推测,心肌组织中NF-κB的异常激活可能是心肌间质重塑、心衰发生与发展的机制之一。非选择性β受体阻滞剂卡维地洛(carvedilol,Car)和血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)福辛普利(fosinopril,Fos)具有防止心肌重塑,改善心功能的作用,已应用于临床治疗心衰,然而两者对心肌MMP/TIMP和细胞因子系统的影响及其作用机制很少涉及。本实验以结扎Wistar大鼠冠状动脉前降支致心肌梗塞(myocardial infarction,MI)后心衰动物模型为研究对象,着重探讨心梗后心肌组织中NF-κB活化与炎性细胞因子TNF-α表达上调对心肌MMP/TIMP系统的调控作用及其对心肌间质重塑、心衰发生发展的影响;同时通过比较Car、Fos及其联 合应用对心肌TNF一a加F一沼信号传导通路、MMP/TIMP系统和心肌间质重塑的影响,从 而进一步阐明上述药物在心肌重塑、心衰治疗中的作用机制,为更好地改善心衰患者 预后提供新的实验依据。 方法:本实验通过结扎Wistar大鼠(体重220+2 09)冠状动脉前降支致Ml模型,对 术后24小时存活大鼠进行随机分组、灌胃给药,分为:Ml组、car组(l mg·kg一,· d一,)、Fos组(一omg .kg一,·d一,)及二药合用组(ear lmg .kg一‘·d一’和Fos zomg·kg一’· 创),同时设假手术组(sH组)。分别在术后4周、8周及12周时相点用导管法行血流 动力学参数测定:平均动脉压(MAP)、左室收缩压(LvsP)、左室舒张末压(LVEDP)、左 室内压最大上升速率(+ dp/dtmax)和下降速率CdP/dtmax),称取心脏及左、右心室重量。免 疫组织化学染色法和Western blotting半定量分析心肌组织TNF一a、MMp一8、MMp一9 及TIMP一1蛋白表达;明胶酶谱法反映心肌组织MMP明胶分解活性;RT一PCR半定量 分析心肌组织TNF一a mRNA表达;电泳迁徙率改变法(E MSA)反映心肌NF一沼活性; 天狼猩红染色图像分析心肌I型、m型胶原含量;光镜和透射电镜下观察心肌组织病 理形态学改变。 结果:主要研究结果如下: 1.与相应的SH组比较,Ml后4周开始LVEDP明显增高,并呈时间依赖 性。MAp、LVSp、+dp/dt ma、和一dp/dt ma、均显著降低,其中以MllZw组下降最为显著。三 个治疗组血流动力学指标较Ml组均有明显改善,三个治疗组间比较,二药合用组改 善最为显著。除MllZw左室重量指数(Lvw/Bw)外,Ml组心脏湿重(HW)、沙w/Bw、右 室重量指数(Rvw/Bw)均大于同期sH组。与Ml组相比,三个治疗组心脏重量指数 (HW/BW)均有所下降;三个治疗组间比较,Fos组和二药合用组下降最为显著。 2.与同期的SH组比较,Ml组心肌组织胶原容积百分比(CvF)均明显增加,其中 以MllZw组增加最为显著;心肌胶原含量与心功能呈负相关。另外,偏振光下定性分 析发现,非梗死区心肌以I型胶原纤维含量增加最为明显。三个治疗组与Ml组相比,心 肌CVF均有明显降低;三个治疗组间比较,Fos组和二药合用组较Car组降低更为明 显,其中以二药合用组降低最为显著。 3.免疫组化定位检测MMP一8、 MMP一9及TIMP一1蛋白阳性表达主要在炎性细 胞、心肌细胞、成纤维细胞及少量血管内皮细胞,阳性呈棕黄色颗粒。western blotting 结果显示,Ml组心肌MMP一8、MMP一9蛋白水平较同期SH组显著增加。三个治疗组 大鼠心肌MMP一8、MMP一9蛋白水平较Ml组均有明显下降;三个治疗组间比较,二 药合用组降低最为显著,其中Fos组MMP一9蛋白水平较Car组下降更为明显;各组 TIMP一1蛋白表达变化差异无
【学位授予单位】:第三军医大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:R541.6

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