解偶联蛋白3在高盐促进血管功能及心功能损害中的作用

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背景和目的:  高血压是一种以体循环动脉压升高为主要特点,由多基因遗传、环境及多种危险因素相互作用所致的全身疾病。由于近年来高血压的发病率上升趋势明显,其防治措施显得尤为重要。盐做为重要的环境因素之一,与高血压的发生发展密切相关。高盐摄入可显著增加脑卒中及心血管事件的发生率与病死率,并造成相应靶器官的损害。机体对盐的敏感性存在显著的差异,哪些因素调节机体对盐的敏感性尚不清楚。因此,研究影响盐敏感性的分子靶点和相关机制,将有利于盐敏感性高血压和靶器官损害的防治。  目前研究认为,盐敏感性高血压的发生与高盐造成的机体氧化应激水平增高,血管舒张功能受损密切相关。活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)是细胞在有氧代谢过程中产生的一系列含氧的化学活性分子。ROS的增加参与了高血压、动脉粥样硬化、糖尿病等多种慢性疾病的发展过程。一氧化氮(NO)是调节血管张力的主要因子,其产生量或者生物利用度的下降导致血管反应性下降是高血压发病机理的重要环节。ROS能猝灭具有血管保护作用的NO,继而影响血管舒张功能,造成血压的改变。另外,高盐负荷会加重高血压状态下的左室肥厚。高血压左室肥厚在病程初始阶段先影响心脏的舒张功能,随着病程的发展及加重才影响到心脏的收缩功能。  线粒体是氧自由基产生的主要场所,存在于线粒体内膜上的解偶联蛋白(uncouplingproteins,UCPs)通过降低氢离子跨膜势能调控超氧阴离子的产生,对机体的氧化应激水平有重要的调节作用。其中UCP2与UCP3被认为与氧化应激相关的血管并发症存在密切的联系。UCP3基因的多态性与血清中高密度脂蛋白的水平密切相关,是动脉粥样硬化性血管损害的重要危险因素。心率变异性是评价高血压和心血管疾病中植物神经功能失调的主要指标,有研究表明,UCP3基因多态性与其密切相关。此外,UCP3可以通过线粒体的解偶联作用调节高脂饮食小鼠心肌的能量代谢,心肌摄氧量和心效率。以上证据表明,UCP3可能与高盐诱导的高血压,血管功能和心功能损害有着密切的联系。  本研究拟采用UCP3基因敲除(UCP3 KO)小鼠和野生型(WT)小鼠来研究UCP3在高盐摄入介导的血压升高,血管功能损害和心功能下降中的作用。明确各组小鼠的氧化应激水平,NO生物利用度是否受到高盐饮食及UCP3敲除的影响,和表型的变化是否一致。  材料与方法:  健康雄性2月龄UCP3 KO小鼠和WT小鼠各20只,随机分为正常食盐饮食组(normal salt diet,NS)和高盐饮食组(high salt diet, HS)。小鼠分笼饲养,自由进食和饮用自来水,共干预24周。24周后观察以下指标:  1.采用PCR法进行UCP3基因型鉴定;蛋白免疫印迹法检测UCP3在主动脉组织中的表达。  2.应用小鼠鼠尾血压测量仪观察小鼠鼠尾收缩压及舒张压;生理无线遥测接收系统监测小鼠24小时动态平均动脉压。  3.小血管张力检测仪观察肠系膜动脉血管功能,包括内皮依赖性舒张功能和非内皮依赖性舒张功能。  4.采用二氢乙锭(dihydroethidium,DHE)荧光染色观察肠系膜动脉中超氧阴离子水平。  5.蛋白免疫印迹法检测主动脉组织中p-eNOS的表达。  6.应用高频超声心动图观察心功能情况。  结果:  1.UCP3在WT小鼠主动脉中有蛋白表达,且高盐干预使UCP3表达升高。  2.WT组中HS小鼠的鼠尾收缩压、舒张压与NS小鼠比较无显著性差异;而UCP3KO组的HS小鼠鼠尾收缩压则显著高于NS小鼠,舒张压无显著差异;24小时动态血压显示UCP3 KO组HS小鼠平均动脉压显著高于NS小鼠。  3.高盐干预使肠系膜动脉乙酰胆碱诱导的血管内皮依赖性舒张功能显著受损;而与WT小鼠比较,高盐干预的UCP3 KO小鼠乙酰胆碱诱导的血管内皮依赖性舒张功能受损更为显著;eNOS抑制剂L-NAME预孵后,以上差异消失;硝酸甘油诱导的血管非内皮依赖性舒张功能在各组小鼠中无显著性差异。  4.高盐干预使肠系膜动脉中超氧阴离子的水平显著升高;而与WT小鼠相比,高盐干预的UCP3 KO小鼠动脉中超氧阴离子的水平升高更为显著。  5.高盐干预使胸主动脉p-eNOS的表达水平显著下降;而与WT组HS小鼠比较,UCP3 KO组HS小鼠动脉中p-eNOS的表达水平下降的更为明显。  6.高盐干预使心脏结构产生明显改变,表现为:IVSs,LVIDd,LVPWs等都有不同程度的增厚,在UCP3 KO组小鼠中高盐干预造成的心脏结构损害进一步加重;各组小鼠收缩功能无明显差异,WT和UCP3 KO组的HS小鼠与相应的NS小鼠相比舒张功能都有明显的损害,且UCP3 KO组的损害更为明显。  结论:  UCP3敲除加重高盐介导的血压升高和血管舒张功能损害,其可能与氧化应激水平的升高及NO生物利用度的下降有关;UCP3敲除还能加重高盐介导的心脏舒张功能损害。UCP3可能是预防高盐摄入导致的血管功能及心功能损害的新靶点。
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