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目的:研究Adv-hIL-10与Adv-hBcl-2单独和联合经冠脉转染对大鼠心肌抗缺血再灌注损伤的效应,并探讨其可能机制。
方法:(1)构建复制缺陷型重组腺病毒:采用分子克隆手段获得携带增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因的重组质粒、携带人白介素10(hIL-10)的重组质粒PDC-hIL-10和B细胞淋巴瘤因子2(B-cellleukemia/lymphoma-2)的重组质粒PDC-hBcl-2,以细胞内同源重组法构建复制缺陷型重组腺病毒Adv-EGFP、Adv-hlL-10、Adv-hBcl-2。在293细胞内分别扩增,应用氯化铯密度梯度离心法纯化病毒。经氯化铯纯化滴度分别为,Adv-EGFP:1.99x10<9>Pfu/ml;Adv-hlL-10:2.1×10<10>pfu/ml:Adv-hBcl-2:1.7×10<10>pfu/ml。
(2)选择70只S-D大鼠随机分成7组(n=lO)。大鼠左侧开胸,暴露心脏及升主动脉和肺动脉根部,用无损伤血管钳钳夹于主、肺动脉根部,阻断循环10秒钟,同时用27号针头于左心尖部注射各组相应试剂0.1ml至左心室腔,使之在密闭的冠脉循环内分布。第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组仅注射0.1ml生理盐水;第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ组分别注射含Adv-EGFP、Adv-hBcl-2、Adv-hIL-10(1×10<8>pfu)的生理盐水;第Ⅶ组注射的盐水包含Adv-Bcl-2和Adv-IL-10两者。关胸苏醒后,稳定3天,使经冠脉转染的基因充分表达于心肌。
(3)冠脉转染3天后,再次暴露胸腔,在动脉圆锥与左心耳根部间结扎冠状动脉左前降支(LAD)。结扎45min后,松开缝线使冠状动脉再通240min。假手术组只穿线不结扎。缺血预处理组在LAD结扎5min后开放5min,并重复3次,然后再行45min缺血、240min再灌注。
(4)采用Evans Blue和TTC双染色法测定心肌梗死面积;原位末端标记法(TUNEL)检测心肌细胞凋亡;黄嘌呤氧化酶原理测定血清SOD活性,硫代巴比妥酸法测定血清MDA的含量;光学显微镜下观察心肌的炎症改变;Western Blotting免疫印迹测定心肌基因表达的改变。
结果:(1)hBcl-2、hIL-10单独和联合转染均能减少心肌梗死范围。经缺血预处理或hBcl-2、hlL-10单独和联合转染后的心梗范围(18.6±2.5%,30.5±4.2%,32.6±3.8%,22.4±2.6%)较缺血再灌注组和腺病毒对照组(47.5±5.2%,48.6±4.8%)明显缩小。联合转染组较单独转染组的效果更好,更接近缺血预处理组。
(2)hBcl-2、hIL-10单独和联合转染均能降低心肌细胞的凋亡率。在正常对照组未发现细胞凋亡,而在缺血再灌注组和腺病毒对照组细胞凋亡明显增多(24%,25%),经缺血预处理或hBcl-2、hIL-10单独和联合转染后的心肌细胞凋亡明显减少(5%,10%,14%,6%)。联合转染组较单独转染组的抗凋亡效果更好,更接近缺血预处理组。
(3)hIL-10及联合转染组均能抑制心肌的炎症。
(4)hBcl-2、hlL-10单独和联合转染均能提高SOD的活性,减少MDA的形成。正常对照组血清SOD活性为631.3±38.5NU/ml,缺血再灌注组和腺病毒对照组血清SOD活性降低至303.8±23.6Nu/nll和305.2±25.2NU/ml,而hBcl-2、hIL-10单独和联合转染后血清SOD活性降低较少,分别为492.5±34.8NU/ml,436.0 ±29.8NU/ml,523.9±37.7NU/ml,缺血预处理后血清SOD活性为533.8±29.8 NU/ml,联合转染组与其较接近。正常对照组MDA生成很少,仅1.7±0.2nm01/m1.缺血再灌注组和腺病毒对照组生成的MDA明显增加至13.2±0.7和13.3±0.8 nmol/ml,而hBcl-2、hIL-10单独和联合转染后MDA增加较前减少,分别为6.1±0.6 nmol/ml,7.6±0.8 nmol/ml,4.2±0.5nmol/ml。缺血预处理后MDA仅为3.5±0.4 nmol/ml,联合转染组与其最接近。
(5)心肌表达的蛋白发生相应的变化。hBcl-2转染组Bcl-2/Bax比值增加,活化的caspase-3减少,hlL-10转染组IL-10和Bcl-2的表达均增加,而TNF-a和caspase-3的表达受抑制。联合转染组蛋白的表达起相加作用。
结论:(1)hBcl-2转染能通过Bcl-2的过表达,增加Bcl2/Bax比值,减少caspase-3的活化来抑制凋亡;提高SOD活性,减少MDA的生成抑制氧化应激。
(2)hIL-10转染能通过IL-10的过表达抑制炎症;减少TNF-a的生成抑制炎症和凋亡;增加Bcl2/Bax的比值,减少caspase-3的活化抑制凋亡;提高SOD的活性,减少MDA的形成抑制氧化应激。
(3)hBcl-2和hIL-10联合转染对抗心肌缺血再灌注损伤有协同作用,能最大程度上模拟缺血预处理的心肌保护效应。