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目的： 原发性高血压是一种人类常见的慢性疾病，约占高血压患者总数的90-95％。尽管目前绝大部分高血压患者经过药物治疗可以将血压控制在正常水平，但高血压的严重并发症如脑卒中和心力衰竭等疾病的发病率仍旧居高不下，因此对高血压的发病机理进行深入研究仍然具有重要意义。除了体液调节，在高血压的形成过程中神经调控扮演了重要的角色，交感神经活动亢进是高血压病的主要特征和病理基础，并且与脑卒中和心力衰竭等疾病的发展预后密切相关。头端延髓腹外侧区(rostral ventrolateral medulla，RVLM)是调控交感神经活动的关键区域，有研究证实RVLM中的前交感神经元兴奋性增强是高血压状态下交感神经活动亢进的主要原因，因此，探究高血压病理状态下RVLM内前交感神经元兴奋性增强的作用机制并寻求有效降低其兴奋性的方法对探索高血压的预防和治疗具有重要作用和深远意义。 氧化应激(oxidative stress)是指由于体内氧化和抗氧化系统的平衡被打破，更倾向于氧化，产生大量的活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)。有研究报道，与正常血压Wistar-Kyoto(WKY)大鼠相比自发性高血压大鼠(spontaneously hypertensive rats，SHR)RVLM的氧化应激明显增强;在SHR的RVLM内过表达超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase，SOD)基因可以使血压和心率下降，表明高血压状态下的交感神经亢进与氧化应激密切相关。近年来研究发现核转录因子Nrf2(nuclear factor-erythroid-2-related factor2)在体内的抗氧化应激防御以及维持氧化还原稳态中发挥了重要的作用。研究证实与WKY相比，自发性高血压脑卒中大鼠（stroke-prone spontaneously hypertensive rat,SHRSP）的血管平滑肌细胞中Nrf2的活化程度下降，而Nrf2激动剂莱菔硫烷（L-sulforaphane）可以改善SHRSP的血管功能紊乱。但目前关于高血压交感神经活动亢进下氧化应激水平增强的具体机制尚不明确。 β-arrestin1是一种G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptors，GPCRs）的重要调节蛋白，它是最初在提纯β-肾上腺素受体激酶的过程中被发现的，它可以通过调节受体的脱敏、内吞和介导细胞信号转导等作用来发挥其负性调控G蛋白偶联受体的作用。近年来研究发现，在心脏β1AR中，β-arrestin可以通过反式激活表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)发挥心血管保护效应;在脑缺血模型中，β-arrestin1可以通过调节Beclin-1介导的自噬产生神经保护效应，由此可见，β-arrestin1在外周心血管系统和中枢神经系统中均可发挥生物学效应。然而目前RVLM内β-arrestin1在心血管生理和病理调控中的作用特点与意义尚不清楚。 在外周心血管的研究，提示β-arrestin1与氧化应激关系紧密，但二者之间的关系在心血管调控中枢的作用与意义尚不明确，而且中枢β-arrestin1与Nrf2是否存在某些联系尚需验证。本课题的主要研究目的是明确中枢β-arrestin1在改善高血压心血管功能中的作用与机制，并探究其作用途径是否通过Nrf2途径改善高血压中枢的氧化应激水平，从而为β-arrestin1的作用机制提出了新的内容并且为高血压状态下中枢抗氧化应激提供了新的思路。 方法： 实验动物均为16周龄，体重在250-350g之间的雄性正常血压大鼠WKY和自发性高血压大鼠(spontaneously hypertensive rat，SHR)。首先，利用免疫荧光确定RVLM内前交感神经元上存在β-arrestin1的表达，接着用Western blot的方法检测RVLM内β-arrestin1的蛋白表达含量。为了探究中枢β-arrestin1对高血压心血管功能的作用，我们向大鼠RVLM分别转染AAV-GFP（对照组）和AAV-Arrb1（β-arrestin1过表达组），并持续监测实验动物的血压。利用DHE检测RVLM内ROS含量，Western blot检测RVLM内Nrf2，p-Nrf2，Keap1（胞质中与Nrf2稳定结合），HO-1和NQO-1(Nrf2下游蛋白分子)的表达含量并用免疫荧光观察p-Nrf2进入细胞核的情况。 为了进一步明确中枢β-arrestin1的作用机制，我们分别向SHR的RVLM分别转染AAV-GFP和AAV-Arrb1，转染病毒2周后，分别向RVLM注射Negative Control(NC)和Nrf2siRNA。在麻醉状态下监测大鼠的血压、心率和肾交感神经活动，并用DHE荧光探针检测RVLM内ROS含量，Western blot检测RVLM内Nrf2，p-Nrf2，Keap1，HO-1和NQO-1的表达含量。 结果： 一、中枢β-arrestin1对自发性高血压大鼠心血管功能的调节作用 1.β-arrestin1在自发性高血压大鼠RVLM内的表达情况 免疫荧光证实自发性高血压大鼠RVLM内前交感神经元上存在β-arrestin1的表达。Western blot结果显示，与WKY组相比，SHR组的RVLM内β-arrestin1表达含量明显降低(P＜0.05，n=4)。 2.RVLM过表达β-arrestin1明显降低SHR的血压水平 清醒状态下监测血压结果显示:与SHR-GFP组相比，SHR-Arrb1组血压逐渐降低并在病毒转染2周后稳定于低水平（SHR-GFP组:165.4±2.0mmHg;SHR-Arrb1组:142.8±1.5mmHg;p＜0.05，n=5），而WKY两组血压无明显差异。 二、中枢β-arrestin1降低自发性高血压大鼠RVLM的氧化应激水平 DHE荧光探针结果显示:与WKY-GFP组相比，SHR-GFP组RVLM内ROS含量明显增加;SHR-Arrb1组RVLM内ROS含量明显低于SHR-GFP组(p＜0.05，n=5)，结果提示:SHR的RVLM氧化应激水平明显高于WKY，过表达β-arrestin1明显降低SHR的RVLM氧化应激水平。 三、中枢β-arrestin1通过促进Nrf2活化发挥抗氧化应激效应 1.过表达β-arrestin1促进RVLM内Nrf2的活化 Western blot结果显示:与WKY组相比，SHR组RVLM内p-Nrf2表达含量显著降低，同时，其下游HO-1和NQO-1表达含量显著降低(P＜0.05，n=5)。RVLM过表达β-arrestin1后，与SHR-GFP组相比，SHR-Arrb1组RVLM内p-Nrf2表达含量显著增加，下游HO-1和NQO-1表达含量显著增加(P＜0.05，n=5)。免疫荧光结果显示:p-Nrf2（红色荧光）在细胞核内分布增多，与蓝色细胞核混合呈淡紫色。 2.干扰Nrf2可以逆转中枢β-arrestin1的抗氧化应激效应 与SHR-Arrb1-NC组相比，SHR-Arrb1-Nrf2siRNA组血压和肾交感神经活动显著升高(P＜0.05，n=4)，而SHR-GFP两组则无明显变化。DHE荧光探针结果显示:与SHR-Arrb1-NC组相比，SHR-Arrb1-Nrf2siRNA组RVLM内ROS含量明显增加，而其与SHR-GFP-NC组相比无明显差异。Western blot结果显示:与SHR-Arrb1-NC组相比，SHR-Arrb1-Nrf2siRNA组RVLM内Nrf2和p-Nrf2表达含量均显著降低，同时，其下游HO-1和NQO-1表达含量显著降低(P＜0.05，n=5)。 结论： 中枢β-arrestin1通过降低RVLM氧化应激水平改善SHR心血管功能异常，RVLM过表达β-arrestin1促进Nrf2活化，同时RVLM特异性干扰Nrf2逆转中枢β-arrestin1的抗氧化应激效应。本研究证实中枢β-arrestin1通过促进Nrf2活化发挥交感中枢抗氧化应激效应，从而改善高血压心血管功能。