高血压疾病过程中,动脉血管壁承载异常增高的机械应力,血管组织周向张应变明显增加。血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)是周期性张应变的主要承载者,其增殖、迁移等功能受异常的高张应变调控,在高血压诱导血管重建(vascular remodeling)病理机制中起到重要作用。然而张应变诱导血管重建涉及复杂的细胞内应力信号转导过程(mechanotransduction),其机制还远未阐明。实验室前期研究结果表明,血管组织神经肽促肾上腺皮质激素(Adreno-cortico-tropic-hormone,ACTH)在高血压大鼠血管组织中高表达,提示ACTH可能作为一类新的力学敏感因子参与了高血压血管重建。然而血管组织内ACTH在血管细胞功能调控中的作用,尤其是在高血压血管重建中的力学生物学机制尚不清楚。本文第一部分应用两种高血压动物模型在整体动物水平探讨血管组织内ACTH及其受体MC2R(Melanocortin 2 receptor)与高血压血管重建之间的关系。首先,构建妊娠高血压模型大鼠,检测鼠尾动脉压、动脉血管成分、壁厚内径比、张开角等血管重建的指标;应用免疫荧光检测妊娠高血压模型大鼠血管组织中ACTH及MC2R的表达与定位。其次,应用自发性高血压大鼠(Spontaneously hypertensive rats,SHR)和对照组WKY(Wistar-Kyoto)大鼠,通过实时荧光定量PCR(Real time qPCR)检测ACTH及其受体MC2R在SHR和WKY大鼠血管组织中的mRNA水平。结果显示:妊娠高血压大鼠模型颈总动脉张开角减小,胸主动脉张开角增大;颈总、胸主动脉壁厚内径比明显增大;Ⅰ型胶原蛋白(collagenⅠ)表达明显下降,Ⅲ型胶原蛋白(collagenⅢ)表达增加,collagenⅠ和collagenⅢ比例明显减少。与对照组相比,组织免疫荧光及qPCR结果显示,ACTH及MC2R在两种高血压大鼠模型胸主动脉中的表达水平显著上升。上述结果提示,ACTH可能参与了高血压大鼠模型胸主动脉和颈总动脉的血管重建。第二部分体外细胞水平探讨高张应变作用于VSMCs,调控ACTH及MC2R刺激细胞增殖,诱导血管重建的作用机制。首先为了揭示异常高张应变对VSMCs中ACTH及其受体的调控作用,我们应用FX-4000T Strain Unit对离体培养的VSMCs分别施加5%的生理性张应变和15%的病理性高张应变。作用时间为1 h、3 h、6 h、12 h、24 h,频率为1.25 HZ,以未加载的细胞作为静止对照组,检测ACTH及MC2R的表达变化情况;之后为了探讨ACTH在VSMCs增殖中的作用及机制,通过不同浓度ACTH(10 nM,100 nM,1000 nM)静态刺激VSMCs,Brdu ELISA检测VSMCs增殖变化,选用ACTH(1000 nM)静态刺激VSMCs,Western blotting技术检测磷酸化信号转导子和转录激活子3(p-STAT3-705、p-STAT3-727)、磷酸化细胞外信号调节激酶(p-ERK)的蛋白水平表达变化,Brdu Elisa检测细胞增殖变化,免疫荧光检测ACTH及MC2R在VSMCs的表达和分布变化。离体细胞实验结果表明:(1)与5%组比,15%高张应变调控VSMCs中ACTH及MC2R表达,二者表达水平均在高张应变加载6 h、12 h时显著上调;(2)细胞免疫荧光结果显示,ACTH刺激VSMCs 24 h促进细胞内ACTH表达,而对MC2R无显著性影响,且ACTH主要分布在细胞核中,MC2R主要分布于细胞浆中,尤其聚集于核膜周围;同等条件刺激VSMCs 24h促进细胞增殖,且ACTH激活p-ERK、p-STAT3(727)、p-STAT3(705)是一个瞬时、短暂的效应(15 min&30 min&1 h)。综上所述,高血压疾病过程中,异常增高的周期性张应变刺激VSMCs合成ACTH及MC2R,可能通过p-ERK、p-STAT3信号通路促进VSMCs增殖,诱导血管重建。本研究对揭示高血压、动脉粥样硬化等心血管疾病发生、发展的病理机制,以及筛选疾病临床诊治新靶点提供重要实验依据。