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前言:
肺动脉高压(PAH)是以肺血管阻力增加、原位血栓形成、肺血管重构为特征的一组肺血管病变,最终可导致右心功能衰竭。
血清素(5-羟色胺,5-hydroxytryptamine,5-HT)是一种重要的血管舒缩因子,与肺动脉高压的发生机制之间的存在密切的联系。5-HT可以诱发肺动脉平滑肌细胞(PASMCs)的增殖,因此,肺动脉高压病人的PASMCs的异常增殖与5HTT的过度表达密切相关。研究发现,在药物诱导肺动脉高压引起右心室肥厚时,肺动脉及肺组织中5-HT浓度升高;5-HT可直接作用于肺动脉引起平滑肌细胞增殖和肥厚;应用5-HTT选择性抑制剂(SSRIs)氟西汀治疗,可显著逆转心肌肥厚症状,并呈剂量依赖性。上述发现有力地提示5-HT与心肌肥厚的发生有关,但其发生机制尚不完全清楚。
近年来,随着研究的不断深入,细胞信号转导机制已越来越受到重视。胞内的信号转导通路是胞外刺激与核内基因活化的耦联环节,对于心肌肥厚的发生、发展起着至关重要的作用。促分裂原活化蛋白激酶(MAPK,包括ERK)和磷脂酞肌醇3激酶(Phosphatidylinositol3-kinasePI3K)途径是细胞内两种主要的信号转导途径。另有研究表明MAPK、PI3K信号通路的上游有交互作用(crosstalk)。
MAPK是一族存在于胞浆、分子量大小为40-60KD的蛋白激酶,与细胞凋亡、应激、分化和增殖有关。5-羟色胺转运体的促进肺动脉平滑肌细胞增殖作用是通过加速5-羟色胺内化,促进细胞内ROS表达,激活下游的Ras-Raf-MAPK生长信号通路,引起肺动脉平滑肌细胞过度增殖。也有研究表明,在心室肌和心房肌己发现MAPK存在,ET-1、NE、血管紧张素Ⅱ和生长因子等通过G-GTP酶激活效应物AC,PLC,PKC,Ras等,激活MAPK信号转导途径。现已认为MAPK的激活是心肌细胞肥大和由收缩型向肥厚型转换的最后通路,与心肌重构及心衰的发生关系密切。
磷脂酚肌醇3-激酶(P13K)和丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(PKB或Akt)是近年发现的信号传递因子。PI3K和Akt激酶活性的调节与细胞的生命活动密切相关。国外学者发现抑郁症时存在着脑内Akt的含量下降,而抗抑郁药氟西汀(5-HTT选择性抑制剂物)可以影响脑内的Akt含量。并且本实验发现明氟西汀可抑制野百合碱诱导的肺动脉高压模型肺组织及肺血管中P-Akt的表达,证明Akt途径参与这一过程。但是,在肺动脉高压引起的右心肥厚作用中是否也有参与,未见报道。
本实验旨在通过复制大鼠肺动脉高压模型,从而研究肺动脉高压发病中丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)、磷脂酰肌醇3-激酶(pI3K)在慢性肺动脉高压引起的右心(rightventricular,RV)肥厚作用中的表达变化。探究选择性5-羟色胺再摄取抑制剂氟西汀抑制PAH大鼠RV肥厚作用是否与MAPK及pI3K表达有关。为肺动脉高压发病机制的研究提供新的理论依据,为其治疗提供新的思路。
实验材料与方法:
建立MCT诱导的慢性炎性PAH大鼠模型。用不同剂量的氟西汀给大鼠灌胃三周后,分别检测右心肥厚和左、右心的ERK、p-ERK、Akt及p-Akt蛋白表达水平。称量左心室(leftventricular,LV)+室间隔(septumventriculorum,S)和RV的重量,计算RVHI;用形态学的方法检测左心及右心增殖程度;用westernblot方法检测左、右心的ERK、p-ERK、Akt及p-Akt蛋白表达变化。用统计分析方法,比较不同组别各指标差异,揭示MAPK通路及Akt通路在氟西汀抑制PAH大鼠RV肥厚过程中的作用及机制。
实验结果:
氟西汀对肺动脉高压大鼠右心室肥厚和p-ERK及p-Akt表达的影响
野百合碱诱导的大鼠RVHI与对照组相比从30.33±2.70增加到55.51±9.96(P＜0.01,vsControl);氟西汀两个剂量组有效的降低了MCT引起的RVHI,分别降低到0.44±0.06(P＜0.05,vsMCT)和0.40±0.09(P＜0.01,vsMCT)。MCT组右心室壁肌纤维比对照组明显加粗,氟西汀低剂量组和氟西汀高剂量组右心室壁肌纤维比MCT组变细。Westernblot方法检测右心中ERK蛋白表达及磷酸化变化:MCT组大鼠右心中ERK蛋白表达无明显变化,而MCT组大鼠右心中ERK磷酸化显著增加(P＜0.05,vsControl),MCT+F2组和MCT+F10组呈剂量依赖性的降低了MCT组P-ERK蛋白表达(P＜0.01,vsMCT)。Westernblot方法检测右心室中p-Akt蛋白表达:MCT组大鼠右心室中p-Akt蛋白表达明显增强(P＜0.01,vsControl),MCT+F2组和MCT+F10组呈剂量依赖性的降低了MCT组p-Akt蛋白表达,(P＜0.01,vsMCT)。
结论:
选择性5-羟色胺转运体抑制剂氟西汀抑制肺动脉高压大鼠右心室肥厚与MAPK及Akt信号通路表达有关。