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目的:肺动脉高压(Pulmonary arterial hypertension,PAH)是不同病因导致的以肺动脉压力和肺血管循环阻力升高为特点的一组疾病或临床综合征,其发病率和病死率均较高,最终将导致右心衰竭、容量负荷增加直至死亡。肺动脉平滑肌细胞(Pulmonary artery smooth muscle cells,PASMCs)的异常增殖和凋亡抵抗以及肺血管重构导致的肺动脉压力升高均被认为是PAH病理生理学改变的主要特征。甜菜碱(Betaine)是一种广泛分布于动植物界的季胺型水溶性生物碱,也是枸杞子中分离得到有效成分之一,具有多种药理作用,如抗炎、抗增殖和心脏保护等。本实验通过构建野百合碱(Monocrotaline,MCT)诱导肺动脉高压大鼠模型和血小板源性生长因子(Platelet-derived growth factor-BB,PDGF-BB)诱导人肺动脉平滑肌细胞(Human pulmonary artery smooth muscle cells,HPASMCs)增殖模型,深入探讨甜菜碱对PAH的治疗作用及可能的机制。方法:(1)本实验采用的模型:通过对SD大鼠(Sprague-Dawle rat)单次颈部皮下注射MCT(50 mg/kg)建立PAH大鼠模型;应用血小板源性生长因子PDGF-BB(20 ng/ml)建立HPASMCs增殖模型;(2)采用超声心动图检测各组大鼠超声心动图指标参数(PATT、PVmax和PA);(3)采用右心导管法检测各组大鼠血流动力学参数(mPAP和RVSP);(4)采用脏器称重法检测各组大鼠右心室肥厚指数(RVHI);(5)采用H.E.染色法观察并评价大鼠肺动脉组织病理学改变;(6)采用透射电子显微镜法观察并评价大鼠肺动脉平滑肌细胞及其内质网等超微结构的组织病理学改变;(7)采用免疫组化染色法评价大鼠肺组织中GPR78和CHOP的表达;(8)采用免疫印迹法(Western blot)检测大鼠肺组织中GRP78、CHOP、Caspase-12和p-PERK蛋白表达水平的变化;(9)采用CCK-8法检测并评价甜菜碱对HPASMCs细胞活性及增殖的影响;(10)用siRNA对PERK进行干预后,再用甜菜碱对HPASMCs进行药物处理,最后采用Western blot检测HPASMCs中PERK、p-PERK、eIF2α和p-eIF2α蛋白表达水平的变化。结果:(1)超声心动图结果显示,MCT组大鼠较对照组相比超声心动图指标参数PATT和PVmax显著降低、而PA显著升高,给予甜菜碱(200 mg/kg和400 mg/kg)治疗之后大鼠PATT和PVmax显著升高、而PA显著降低;(2)血流动力学和脏器称重法结果显示,MCT组大鼠较对照组相比血流动力学参数(mPAP和RVSP)和RVHI显著升高,给予甜菜碱(200 mg/kg和400 mg/kg)治疗之后大鼠的mPAP、RVSP和RVHI显著降低;(3)H.E.结果显示,MCT组大鼠较对照组相比大鼠肺中小动脉血管厚度和面积百分比(WT%和WA%)显著升高,给予甜菜碱(200 mg/kg和400 mg/kg)治疗之后大鼠肺中小动脉的WT%和WA%显著降低;(4)透射电子显微镜结果显示,MCT组大鼠较对照组相比PASMCs增殖、肥大,其胞浆可见大量肿胀的内质网,给予甜菜碱(200 mg/kg和400 mg/kg)治疗之后大鼠PASMCs明显减少,内质网的肿胀和增殖等病理变化得到显著改善;(5)Western blot和免疫组织化学结果显示,给予甜菜碱(400 mg/kg)治疗后大鼠肺组织中GRP78和CHOP表达显著降低;Western blot结果显示,给予甜菜碱(400 mg/kg)治疗之后大鼠肺组织中Caspase-12蛋白表达明显降低,p-PERK蛋白表达显著升高;(6)CCK-8结果显示,与对照组相比,甜菜碱在250μM及其以下浓度对HPASMCs的无毒性,甜菜碱从100μM的浓度开始对PDGF-BB诱导的HPASMCs的异常增殖具有抑制作用;(7)Western blot结果显示,甜菜碱(100μM)可显著上调HPASMCs中PERK和eIF2α磷酸化;用siRNA干扰PERK后,PERK mRNA和蛋白水平显著下降,提示PERK siRNA显著敲低了PERK表达水平;同时用siRNA干扰PERK后可显著降低eIF2α磷酸化水平,并且甜菜碱可以恢复PERK siRNA导致的PERK和eIF2α磷酸化水平的降低。结论:1.甜菜碱对MCT诱导的大鼠肺动脉高压具有治疗作用;2.甜菜碱对PDGF-BB诱导的HPASMCs的异常增殖具有抑制作用;3.甜菜碱对肺动脉高压的治疗作用是通过增强PERK-eIF2α信号通路、抑制内质网应激实现的,其作用靶点是PERK。