收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

NOTCH-1在主动脉瓣二叶畸形合并升主动脉扩张发生中的作用机制研究

李斌  
【摘要】:研究背景与目的 主动脉瓣二叶畸形(Bicuspid Aortic Valve, BAV)是常见的先天性心脏畸形,在普通人群中的发病率大约在0.46%-1.37%,男女比率约为3:1。BAV患者可终身没有症状,若是合并主动脉病变如升主动脉扩张(Ascending aortic dilation, AAD)、升主动脉瘤(Ascending aortic aneurysm, AAA)或主动脉夹层(Aortic dissection,AD),则手术治疗风险和治疗费用显著增加,术后并发症发生率和死亡率增高。因此探讨BAV合并AAD的发生机制,不仅对疾病的早期诊断、早期治疗提供指导,还可以为今后BAV合并AAD的生物治疗提供潜在靶点。 目前普遍认为,主动脉血管中层平滑肌细胞(Vascular smooth muscle cell,VSMC)的功能异常与主动脉病变的发生密切相关。VSMC是血管中层的主要细胞类型,现有研究表明VSMC凋亡、表型转化和高分泌MMPs导致动脉血管结构破坏,细胞迁移增加和细胞外基质降低,最终导致AAD发生。但是,对于VSMC功能异常的机制仍不明确,尤其是BAV合并AAD的具体机制目前未见报道。 NOTCH信号通路是人体内高度保守的跨膜信号传导通路,其在调控细胞增殖、分化和凋亡的过程中发挥重要作用。淋巴瘤、胶质瘤、非小细胞癌和胰腺癌等肿瘤细胞的凋亡与NOTCH-1基因相关,当NOTCH-1下调时,肿瘤细胞的凋亡增加,这也成为许多肿瘤治疗的研究靶点。现有研究发现,在胚胎心脏发育过程中,NOTCH-1在调控内皮细胞向间叶细胞转化(Epithelial-mesenchymal transition,EMT)中发挥重要作用,而EMT是胚胎期瓣膜发育的重要环节。已有研究表明,NOTCH-1基因异常导致信号传导障碍不仅导致BAV的发生,而且与远期瓣膜钙盐沉积及钙化相关。但是NOTCH-1基因的表达改变是否也调控VSMC的功能从而影响主动脉壁功能以及其中的可能机制目前尚未见报道。 本实验旨在通过回顾本院近20年入院手术BAV患者的临床资料,总结BAV发病的流行病学特点,分析其合并症特别是AAD的临床特点,研究引起AAD的高危因素,为今后的临床诊治提供依据。在此基础上,以临床病理及组织标本为切入点,分析BAV合并AAD的分子病理学特征,了解NOTCH-1基因在BAV合并AAD发病中的作用,并在细胞学水平验证NOTCH-1基因改变与血管平滑肌细胞功能改变的联系,提出其可能的分子机制,为BAV合并AAD的预防与治疗提供理论支持。 研究方法和结果 为以上目的,本研究分为以下四个部分: 1、分析总结20年在院手术治疗的BAV患者的临床资料,包括患者性别、年龄、体表面积(BSA)、术前合并症、心功能等级,以及术前重要的超声检查指标,根据瓣膜解剖特点确定分型。分析不同性别及不同瓣膜分型在临床特点、合并症方面有无差异。并在此基础上,采用二元Logistic回归分析对升主动脉扩张的危险因素进行分析,得出BAV合并AAD的危险因素。 统计结果显示,BAV患者以男性占多数,主要的临床合并症包括瓣膜功能障碍、感染性心内膜炎和升主动脉病变等。最为常见合并的先天性心脏病为主动脉缩窄和室间隔缺损。在瓣膜分型中,以左-右冠瓣融合型(L-R型)最为常见,占63.3%,其次为右-无冠瓣融合型(R-N型),占32.8%。全组406例患者在院死亡率为6.2%,要高于同期其他在院因主动脉瓣病变手术患者,合并感染性心内膜炎是导致在院死亡率增大因素之一。性别差异影响到BAV患者的临床特点,入院手术时男性患者的年龄明显低于女性患者,并且男性患者更易合并有SBE。男性患者表现出更差的心脏功能,而女性患者则更常表现出合并有升主动脉病变。不同瓣膜分型在临床特点上也有差异:L-R型患者易同时累及升主动脉,而对于R-N型患者,瓣膜功能障碍更易出现。通过Logistic回归分析,我们发现年龄增加和女性是BAV合并AAD的独立危险因素。 2、通过分析BAV患者升主动脉标本的病理标本,总结其组织学特征和细胞外基质成分的分子生物学改变,采用脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记(Terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP-biotin nick end labeling assay,TUNEL)染色法检测BAV组和TAV组与正常对照组中主动脉壁中层细胞凋亡率的差异。免疫组化分析基质金属蛋白酶-2,9(Matrix metalloproteinase, MMP)的表达情况,并采用qRT-PCR检测标本中的NOTCH-1、VSMC分化迁移标志蛋白在分子水平表达情况。最后,根据NOTCH-1的表达情况,将BAV合并AAD组分成NOTCH-1表达正常组和低表达组,分别比较两组间细胞凋亡率、MMP-2,9及VSMC分化标志蛋白的表达差异。 经过研究,我们发现,相比于正常对照组,BAV合并AAD患者的主动脉壁结构破坏、平滑肌细胞的丢失增多。维多利亚蓝染色(Victoria blue, VB)显示BAV主动脉壁中的红色胶原纤维含量增高而蓝色的弹力纤维断裂、含量降低。免疫组化结果可见BAV和TAV合并AAD患者的MMP-2,9表达显著高于正常对照组。TUNEL染色见正常主动脉壁中仅有少量凋亡细胞,而在BAV合并AAD组和TAV合并AAD中,凋亡明显增多,并且主动脉扩张程度越重,中层VSMC凋亡越多。qRT-PCR检测提示,NOTCH-1基因在BAV/N组和BAV/AAD组中明显低于对照组(P0.01),在TAV/AAD组中低于对照组(P0.05)。代表活化收缩型VSMC的α-SMA和SM22α的表达明显降低,而调节细胞外基质成分代谢的MMP-2,9则明显上调。我们还发现,NOTCH-1表达下调与VSMC凋亡及表型转化相关。相比与NOTCH-1正常组,在NOTCH-1下调组中,平滑肌细胞凋亡率显著增高,α-SMA和SM22α的表达显著降低,但MMP-2,9的表达无统计学差异。 3、为了研究BAV相关的目的基因NOTCH-1在调控VSMC凋亡中的作用机制,我们首先通过体外成功培养可用于细胞学实验的VSMC,并采用化学合成法构建NOTCH-1的siRNA,通过脂质体转染成功下调NOTCH-1表达。在此基础上我们通过Annexin-V/PI双标记流式细胞仪检测细胞凋亡率的变化,并通过qRT-PCR和Western blot分别检测凋亡相关蛋白在mRNA水平和蛋白水平的变化,从不同凋亡通路分析其参与的可能性,从而得出NOTCH-1调控VSMC凋亡的主要机制。 实验结果显示,相比siRNA阴性对照组, NOTCH-1siRNA转染组细胞凋亡率显著提高,凋亡相关的蛋白也有相应的变化。siRNA实验组的促凋亡蛋白Caspase-9和Bax显著提高,而抑制凋亡蛋白BCL-2及NF-Kappa B显著降低;另一方面Caspase-8的表达也有升高,但不如其他凋亡蛋白的表达变化程度大。因此,我们认为,NOTCH-1调控VSMC凋亡主要通过线粒体途径完成,但也不排除受体介导途径在其中的作用。 4、我们在体外培养大鼠VSMC及转染NOTCH-1siRNA的基础上,采用qRT-PCR和Western blot方法检测NOTCH-1siRNA组和阴性转染组间VSMC表型转化标志基因α-SMA和SM22α的表达差异,分析NOTCH-1基因下调对VSMC分化的影响。利用Transwell迁移实验研究分析VSMC迁移能力的变化,同时检测MMP-2,9的表达情况,分析MMPs表达受NOTCH-1下调的影响及其对VSMC迁移能力的影响。 通过研究我们发现,NOTCH-1下调后可诱导VSMC由收缩亚型向合成亚型转化,α-SMA和SM22α的表达在siRNA组中显著下降。伴随着NOTCH-1表达下调,VSMC细胞迁移能力增加,但影响细胞迁移能力的MMP-2,9并无显著上升,提示NOTCH-1调控VSMC迁移能力改变主要是通过改变细胞的分化状态而不是通过影响MMPs的表达,NOTCH-1对MMP-2,9的表达无直接的调控作用。 结论 1、BAV患者男女比例约为2.6:1,最常见的合并症有瓣膜功能异常、感染性心内膜炎(12.5%),升主动脉扩张(44.1%)。伴发最常见的先天性心脏病为主动脉缩窄和室间隔缺损。在二叶瓣分型中最常见的是L-R融合型(占63.3%),其次为R-N融合型(占32.8%); 2、男性BAV患者更易发生AI,且易并发感染性心内膜炎;而女性患者更易发生AS。女性患者更加容易并发升主动脉扩张。L-R型BAV患者易并发升主动脉扩张和主动脉窦部扩张,并且更易出现AI,而R-N型患者更易发展成为AS合并AI; 3、影响BAV患者合并升主动脉的独立危险因素包括年龄增加和女性,因合并感染性心内膜炎而早期就诊是起到一定保护性作用; 4、BAV合并AAD的基本组织病理改变是中层囊性坏死,包括平滑肌细胞肿胀、变性、缺失,弹力蛋白断裂、消失,且病理改变的严重程度与主动脉扩张的程度存在一定的关联; 5、NOTCH-1表达下调、VSMC的凋亡增加及表型转化、MMP-2,9的表达与BAV合并AAD的发生具有相关性; 6、NOTCH-1的表达下调与VSMC凋亡增加、表型转化具有相关性; 7、NOTCH-1表达下调可促进VSMC凋亡增加,线粒体凋亡通路的相关蛋白表达有显著差异提示其发挥了重要作用,但不排除受体介导通路在其中发挥的作用。 8、NOTCH-1表达下调可诱导VSMC由收缩型向合成型转化,收缩型VSMC的标志蛋白α-SMA和SM22Α表达下调; 9、NOTCH-1对MMP-2,9的表达没有直接调控作用,NOTCH-1表达下调时,MMP-2,9表达变化无明显差异; 10、NOTCH-1表达下调可促进VSMC迁移力增加,与细胞表型转化相关,而与MMP-2,9的表达无直接联系。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 徐江祥,曹玲玲,王霞,罗晋,李强;单纯主动脉瓣病变伴升主动脉显著扩张风湿性心脏病1例[J];九江医学;2003年03期
2 金旦年,张仁尧,田家政,甄文俊;主动脉左房联合切口行主动脉瓣、二尖瓣双瓣置换术[J];中国循环杂志;1989年04期
3 郭林静;杨新卫;梁智星;秦太昌;刘永民;尹建红;;9例Wheat手术临床报道[J];中西医结合心脑血管病杂志;2008年11期
4 陈宝俊;王东进;曹彬;武忠;张杰;王文公;;主动脉瓣病变伴升主动脉扩张的外科治疗[J];江苏医药;2009年09期
5 刘颂俭;先天性心脏病的CT和MR诊断[J];中国临床医学影像杂志;1990年02期
6 赵晓宁;刘志辉;杨晓英;;超声诊断家族遗传性马凡综合征1例报告[J];吉林医学;2006年07期
7 张世琼;夏梅;王华;;全主动脉弓置换同期行升主动脉置换术1例围术期护理[J];齐鲁护理杂志;2010年26期
8 马春燕,任卫东,杨军,唐力,陈昕,王立建,富维强;超声心动图评价二叶主动脉瓣畸形与升主动脉扩张的关系[J];中国医学影像技术;2002年11期
9 宋云虎,朱晓东;主动脉根部替换术[J];中国循环杂志;1991年03期
10 许建屏,郭宏伟,史艺,胡盛寿,孙立忠;主动脉成形术治疗主动脉瓣病变伴升主动脉扩张的疗效分析[J];中华外科杂志;2005年10期
11 史时,扬建安;主动脉瓣二叶并瓣下肌性狭窄一例[J];中华医学杂志;2001年18期
12 Sioris T. ,David T.E.,Ivanov J. ,孟欣;主动脉瓣、升主动脉分别置换和联合置换术的临床效果[J];世界核心医学期刊文摘.心脏病学分册;2005年02期
13 卢广泉;;关于正常青年与儿童的P_2>A_2的原因问题[J];人民军医;1978年01期
14 Altay Calaloglu;卢力;;运用光滑化的几何数据对主动脉瓣叶瓣作应力分析[J];国际生物医学工程杂志;1983年01期
15 孙德珠,戴万亨;主动脉返流的新征象[J];中国超声医学杂志;1988年02期
16 耿希刚,黄庆恒,李兆志,孙立;Bentall手术治疗升主动脉瘤伴主动脉瓣关闭不全[J];西安医科大学学报(中文版);1996年03期
17 王涛;反复口腔溃疡,3次主动脉瓣置换术后均出现瓣周漏——查房选录(225)[J];新医学;2001年03期
18 曾梦飞,苏瑜,陶春平;一例抑肽酶过敏致心脏骤停行主动脉瓣置换术后的护理[J];海南医学;2003年08期
19 Burch M.,Kaufman L. ,Archer N. ,Sullivan I. ,梁磊;新生儿主动脉瓣切开术后所致持续性肺动脉高压:外科手术“扩大”的后果[J];世界核心医学期刊文摘.心脏病学分册;2005年01期
20 邹辉;;对Lonescu-Shiley生物合成主动脉瓣膜关闭声的谱分析(第三部分:用于提取诊断的谱参数FFT方法及参数法)[J];国际生物医学工程杂志;1988年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈健;何怡华;韩建成;张烨;李治安;;超声诊断先天性五叶主动脉瓣畸形1例[A];中华医学会第十次全国超声医学学术会议论文汇编[C];2009年
2 裴金凤;;先天性主动脉左室隧道畸形超声心动图特征[A];第九届全国超声心动图学术会议论文集[C];2007年
3 江勇;王浩;李建蓉;宁伟;;超声心动图诊断主动脉—左室隧道一例[A];第九届全国超声心动图学术会议论文集[C];2007年
4 陆方林;徐志云;张宝仁;邹良建;王志农;韩林;;人造瓣膜感染性心内膜炎的外科治疗[A];中华医学会第七次全国胸心血管外科学术会议暨2007中华医学会胸心血管外科青年医师论坛论文集心血管外科分册[C];2007年
5 黄焕雷;肖学钧;卢聪;范瑞新;刘箐;吴若彬;;升主动脉扩张在主动脉瓣置换术后的变化[A];中华医学会第七次全国胸心血管外科学术会议暨2007中华医学会胸心血管外科青年医师论坛论文集心血管外科分册[C];2007年
6 董力;张尔永;肖锡俊;袁宏声;谭今;张太明;;风湿性心脏病二尖瓣主动脉瓣及三尖瓣联合置换术(附14例报告)[A];中华医学会第七次全国胸心血管外科学术会议暨2007中华医学会胸心血管外科青年医师论坛论文集心血管外科分册[C];2007年
7 姜达人;张文志;陶笃纯;刘宏林;徐航;;切面超声彩色多普勒血流显象提高心脏病小缺损及小返流诊断率[A];第二届全国心功能学术研讨会论文摘要汇编[C];1990年
8 张有宾;竞花兰;汪祎;;先天性主动脉口狭窄致死1例[A];全国第七次法医学术交流会论文摘要集[C];2004年
9 张敏;;超声心动图诊断法洛三联症术后主动脉瓣感染性心内膜炎一例[A];第九届全国超声心动图学术会议论文集[C];2007年
10 杨爱爱;张宁霞;邹彩萍;孙奕雯;章建静;;先天性主动脉四叶瓣畸形的超声心动图诊断[A];庆祝中国超声诊断50年暨第十届全国超声医学学术会议论文汇编[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李斌;NOTCH-1在主动脉瓣二叶畸形合并升主动脉扩张发生中的作用机制研究[D];第二军医大学;2012年
2 蔡菁;经皮主动脉瓣植入装置的设计和动物试验研究[D];南京医科大学;2012年
3 孙静;主动脉瓣退行性变的临床和病理学研究[D];天津医科大学;2012年
4 姜海滨;国产化经导管自膨式主动脉瓣膜支架置换系统的实验研究[D];第二军医大学;2012年
5 陈思;主动脉瓣退行性钙化机制及调控的实验研究[D];华中科技大学;2010年
6 李先华;二尖瓣主动脉瓣双瓣置换20年回顾性分析研究[D];第二军医大学;2011年
7 陈会强;SD大鼠主动脉瓣间质细胞自发钙化模型的建立及阿托伐他汀和氨氯地平的影响[D];河北医科大学;2012年
8 袁定华;胸主动脉病变综合超声系列研究[D];中国协和医科大学;1995年
9 杜潇;Notch-1信号通路与胰腺癌吉西他滨化疗耐药及胰腺癌临床病理预后特征相关性的研究[D];北京协和医学院;2011年
10 张一川;沉默Notch-1受体增强前列腺癌PC-3细胞对多西他赛药物敏感性的机制研究[D];中南大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 尹哲;经导管主动脉瓣植入的临床应用[D];重庆医科大学;2010年
2 王朴飞;DSCT评估主动脉瓣的初步研究[D];昆明医学院;2011年
3 尚宝朋;内皮素-1调控主动脉瓣膜间质细胞向成骨细胞分化作用机制研究[D];中南大学;2012年
4 吴志军;反置Carbomedics Orbis机械二尖瓣替换大瓣环主动脉瓣的临床分析[D];浙江大学;2012年
5 周建仓;主动脉瓣置换术后左心室的可复性研究[D];浙江大学;2004年
6 朱吉;再次心脏手术置换主动脉瓣的临床分析[D];第二军医大学;2010年
7 王凯;大鼠脊髓损伤后内源性神经干细胞分化调控的Notch-1表达[D];兰州大学;2011年
8 何伟红;320排容积CT评价二尖瓣及主动脉瓣的初步探讨[D];广州医学院;2011年
9 王建铭;应用新型防钙化介入瓣膜行经导管主动脉瓣置入术的动物实验研究[D];第四军医大学;2012年
10 张敏;不完全型环上与完全型环上主动脉瓣血流动力学比较[D];重庆医科大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 蓝建中;日本 制成新型人工心脏主动脉瓣[N];人民日报;2010年
2 宋超 魏纹;用自体肺动脉瓣替换主动脉瓣[N];中国医药报;2000年
3 复旦大学附属中山医院博士 程蕾蕾;再揭晕厥的“庐山真面目”[N];家庭医生报;2009年
4 胡德荣;沪完成自体主动脉瓣和大血管移植术[N];中国医药报;2004年
5 张健群 赵瑞清;用自己的瓣膜给自己换瓣[N];健康报;2005年
6 健康时报特约记者 隋芳;心脏瓣膜病是否要手术?[N];健康时报;2005年
7 记者 李振辉 通讯员 王海芳 刘东红;挑战高难度三手术同台成功施行[N];广东科技报;2009年
8 保健时报记者 朱俊平;蜘蛛指病会隔代遗传[N];保健时报;2007年
9 郭国栋 庞海燕;把手术风险降到最低[N];健康报;2006年
10 记者 金振娅;国内完成首例经导管主动脉瓣置入术[N];光明日报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978