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目的:心力衰竭是许多疾病的最终阶段,是一种严重的临床综合征。活性心肌细胞的持续性缺失可能是进行性心力衰竭的重要机制之一。P38MAPK信号通路是1993年发现的一类MAPK通路。P38MAPK通路在炎症、应激反应中具有重要作用,还参与细胞的存活、分化和发育等过程。有研究表明,MAPK通路参与心肌细胞的凋亡。PTEN基因是1997年发现的一种新的抑癌基因,该基因定位于人类第10号染色体上,它编码的蛋白PTEN能特异地使磷脂酰肌醇—3,4,5—三磷酸去磷酸化,拮抗PI3K/AKT信号传导通路,对细胞的生长,增殖,分化,凋亡,黏附,迁移和血旨生长等许多生物学行为有重要作用。PIP3是PTEN的主要底物,PI3K活化PIP3,使其与AKT结合,活化的AKT通过阻止线粒体释放细胞色素C和使Forkhead转录因子失活,而起到抗细胞凋亡的作用。PTEN可以使PIP3处于低水平,阻断PI3K/AKT通路,从而诱导细胞凋亡和阻滞细胞周期。血管紧张素受体拮抗剂(ARB)高度选择性地作用于AngII的靶受体血管紧张素Ⅱ1型(Atl)受体,并能激活血管紧张素Ⅱ2型(AT2)受体,起到双重的有利作用。目前发现ARB在阻断AT1受体的同时,增加的AngII与AT2受体结合,可起到激活激肽、NO系统及减少细胞凋亡等许多心脏保护作用。临床试验证实ARB能减慢、逆转心室重构过程,进而降低心衰死亡率。本研究通过ISO建立大鼠心力衰竭模型,观察心衰不同时期MAPK通路,PI3K/Akt通路及PTEN之间的关系及坎地沙坦干预对其的影响。
材料与方法:
1、大鼠心力衰竭模型的制备及随机分组:体重200克左右雌性wistar大鼠(中国医科大学实验动物部提供),随机分为对照组(20只),心力衰竭组(120只,给予ISO300mg/kg背部皮下注射两次,间隔24h).8周后存活心力衰竭组大鼠随机分为2组:(1)ISO组(15只):5ml饮用水每日灌胃,共4周,(2)ISO+坎地沙坦组(15只):坎地沙坦1mg/kg/d溶于饮用水中灌胃,共4周。
2、心力衰竭的判断:10%水合氯醛3mL/kg麻醉大鼠,超声诊断仪测量左室收缩末期内径、左室舒张末期内径及左室射血分数。实验动物处死和组织标本留取:分别取用药后第4周及第8周心力衰竭组大鼠10只以及第12周时各组大鼠称重,股动脉取血(制备血清)后经股静脉注入3ml1096氯化钾,使心室停搏于舒张期,开胸取出心脏,用预冷生理盐水冲洗,留取左心室(包括室间隔),用清洁滤纸吸干水分,称取左室重量(LVW),与体重相除,得出左室相对重量(LVRW)。在左心室长轴中点处将左室一分为二,一部分用4%多聚甲醛溶液固定24小时,经石蜡包埋,切片行病理组织学检查和凋亡细胞的TLINEL检测。一部分心肌组织用锡纸包存,立即液氮速冻后迅速存于-70℃冰箱中。
3、心肌组织石蜡切片HE染色。
4、细胞凋亡TIJNEL标记法及半定量分析
5、双抗体夹心ELISA法检测TNF-α、TGF-β。
6、逆转录多聚酶连反应(RT-PCR)测定MMP-2的Mrna表达7、Western blot测PTEN,P38MAPK,P-P38MAPK,P-PI3K及Pakt的蛋白表达8、统计学处理:所有数据以均数±标准差(x±S)表示,数据应用SPSSll.5软件包单因素ANOVA(方差分析),进一步两两比较采用q检验。部分变量间相互关系采用单因素直线相关分析。P<0.05有统计学意义。
结果:
1、心衰大鼠大体病理:模型ISO大鼠心脏较正常大,接近球形,暗红色,部分大鼠心脏心尖部可见局部变薄,硬化。沿心脏长轴纵行剖开心腔,可见心腔较大,室壁较薄。
2、光镜下大鼠心肌组织的病理变化:正常大鼠心肌纤维排列整齐,心肌细胞呈梭形,核呈蓝色,肌纤维呈深红色,胞浆淡红色。ISO组大鼠心内膜下层、心尖部、室间隔大片或散在的灶性坏死,心肌细胞肥大和不同程度的伸长及肌浆变性,胞核肿胀或固缩,胞浆凝集或溶解消失,胞浆和肌原纤维伊红染色消失,心肌间质纤维化,心肌纤维排列紊乱,偶见空泡变性,少量淋巴细胞浸润。ISO+坎地沙坦组大鼠心肌组织的病理改变较ISO组明显减轻。
3、心室重构指标测定结果:(1)坎地沙坦对左室重量、体重及左室重量指数的影响:与对照组比较,ISO组和ISO+坎地沙坦组左室重量,左室重量指数增加,组间有统计学意义(P<0.05);与ISO组比较,ISO+坎地沙坦组左室重量,左室重量指数降低,组间有统计学意义(P<0.05);三组间体重无统计学差异(P>0.05)。(2)RT-PCR法测MMP-2mRNA的表达:以β-actin为内参照,结果以MMP-2mRNA与B-actinmRNA的灰度值表示。三组比较:对照组最低,ISO组最高,ISO+坎地沙坦组较ISO组降低。
4、心脏超声检查结果:与对照组比较,ISO组LVESD及LVEDD明显增大,IVEF明显降低;ISO+坎地沙坦组,LVESD、LVEDD及LVEF值介于对照组与ISO组之间,且与ISO组比较,LVESD及LVEDD明显降低,而LNEF则明显升高。
5、坎地沙坦对血清细胞因子的影响:ISO组大鼠血清中TNF-α、TGF-β1水平较对照组显著升高,与ISO组比较,ISO+坎地沙坦组TNF-α、TGF-β1水平明显降低,但仍高于对照组,组间结果有统计学差异(P<0.05)。
6、各组大鼠心肌P38及P-P38MAPK水平的测定:以β-actin为内参照,结果以各组与对照组的灰度值比表示。三组比较:对照组最低,ISO组最高,而ISO+坎地沙坦组较ISO组降低。在ISO组,P-P38MAPK表达水平随心力衰竭的发展逐渐增强。三组间及心力衰竭不同时期P38MAPK蛋白表达没有统计学差异。
7、各组大鼠心肌P-PI3K蛋白表达的测定:以β-actin为内参照,结果以各组与对照组的灰度值比表示。三组比较:对照组最低,ISO组最高,而Iso+坎地沙坦组较ISO组降低。在ISO组,P-PI3K表达水平随心力衰竭的发展逐渐增强。
8、各组大鼠心肌Pakt蛋白表达的测定:以β-actin为内参照,结果以各组与对照组的灰度值比表示。三组比较:对照组最低,ISO组最高,而Iso+坎地沙坦组较ISO组降低。在ISO组,Pakt表达水平随心力衰竭的发展逐渐增强。
9、大鼠心肌PTEN蛋白表达的测定:以β-actin为内参照,结果以各组与对照组的灰度值比表示。三组比较:对照组最高,ISO组最低,而ISO+坎地沙坦组较:ISO组升高。在ISO组,PTEN蛋白表达水平随心力衰竭的发展逐渐减弱。
10、坎地沙坦对大鼠心肌细胞凋亡的影响:ISO组可见明显的心肌细胞凋亡,ISO+坎地沙坦组心肌细胞凋亡减少,对照组未见细胞凋亡。
11、变量间相互关系:心肌P-P38MAPK与P-PI3K表达之间呈正相关(r=0.9238,p<0.05),心肌P-PI3K与Pakt表达之间呈正相关(r=0.9661,p<0.05),心肌P-PI3K与PTEN表达之间呈负相关(r=0.9743,p<0.05),心肌P-P38MAPK与PTEN表达之间呈负相关(r=-0.9278,p<0.05),血TGF-α水平与MMP-2mRNA表达呈正相关(r=0.8389,P<0.05)。
结论:
1、PTEN在异丙肾致心力衰竭大鼠模型心肌细胞中的表达减低,坎地沙坦处理后PTEN表达增加。
2、P-P38MAPK水平在异丙肾致心力衰竭大鼠模型心肌细胞中的表达增加,坎地沙坦处理后表达减低。P38MAPK水平与心力衰竭的发展无关。
3、P-PI3K、Pakt在异丙肾致心力衰竭大鼠模型心肌细胞中的表达增加,坎地沙坦处理后表达减低。
4、坎地沙坦可能通过调节PTEN/PI3K及MAPK通路改善心室重塑,延缓心力衰竭的进展。