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第一部分IV型心肾综合征大鼠模型慢性肾衰后心肌炎症反应及雷米普利抗炎治疗的实验研究目的:IV型心肾综合征(cardiorenal syndrome,CRS)是慢性肾疾病引起慢性心脏损伤的病理过程。本实验旨在研究IV型CRS大鼠模型慢性肾衰后的心肌炎症改变,并评估临床药物雷米普利对IV型CRS心肌炎症的治疗效果。材料和方法:通过5/6肾大部分切除(subtotal nephrectomy,SNx)建立大鼠IV型CRS模型,4周后将模型鼠任意分成两组,分别灌胃以0.5%甲基纤维素(Vehicle,SNx+Veh;n=20)或雷米普利(Ramipril,SNx+Ram:n=20),连续灌胃 12 周(lmg/kg/day)。假手术组(sham;n=20)作为阴性对照组。建模前及建模后每4周进行血液学和组织学检测评估肾脏功能,同时采用超声心动图评估心脏功能。在建模后第16周进行心脏组织病理学染色、PCR和Western blot检测各组心肌炎症和纤维化的表达。结果:与sham组相比,建模后SNx+Veh组血清肌酸酐和尿素氮水平显著升高(P<0.05),雷米普利治疗后比SNx+Veh组显著降低(P<0.05)。慢性肾功能不全引起显著的心肌炎症反应,表现为单核-巨噬细胞的大量浸润及促炎性细胞因子如TNF-α、IL-6和MCP-1的显著上调,并伴有心肌间质纤维化的形成。雷米普利治疗后心肌炎症和纤维化改变显著减轻。结论:心肌炎症是IV型CRS的一个重要机制,使用雷米普利可以抑制IV型CRS肾衰后的心肌炎症反应。第二部分双模态分子影像探针活体检测IV型心肾综合征大鼠模型慢性肾衰后心肌炎症反应目的:本实验旨在应用磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)和光学成像的双模态分子影像探针无创性检测IV型心肾综合征(cardiorenal syndrome,CRS)大鼠模型慢性肾衰后的心脏炎症反应,并在活体状态下评估抗炎治疗效果。材料和方法:通过5/6肾大部分切除(subtotal nephrectomy,SNx)建立大鼠Ⅳ型CRS模型,4周后将模型鼠任意分成两组,分别灌胃以0.5%甲基纤维素(Vehicle,SNx+Veh;n=10)或雷米普利(Ramipril,SNx+Ram;n=10),连续灌胃 12 周(lmg/kg/day)。假手术组(sham;n=10)作为阴性对照组。构建多功能分子影像探针,以荧光基团罗丹明B修饰超小顺磁性氧化铁纳米粒子建立双模态磁荧光纳米粒子(magneto-fluorescent nanoparticles,MNPs)。在建模后第16周进行心脏MR成像,分别在探针注射前和注射后24小时采集心脏T2*加权图像。成像后处死大鼠,进行心脏离体光学成像。利用免疫组织化学染色检测心肌单核-巨噬细胞表达,普鲁士蓝染色检测心肌铁沉积,通过免疫荧光染色和电子显微镜验证分子探针的单核-巨噬细胞靶向性。结果:心脏活体MR成像显示,探针注射后SNx+Veh组心肌信号强度较探针注射前显著降低(P<0.05),sham组没有明显的信号强度改变,雷米普利治疗后心肌信号强度降低程度减弱。光学成像显示SNx+Veh组心肌信号强度显著高于sham组和SNx+Ram组(P<0.05)。普鲁士蓝染色和CD68免疫组织化学染色显示铁沉积和单核-巨噬细胞阳性染色区域一致,免疫荧光染色也显示罗丹明B和单核-巨噬细胞阳性染色区域一致,电子显微镜显示MNPs存在于心肌巨噬细胞溶酶体内,均证实了 MNPs的单核-巨噬细胞靶向性。结论:本实验所建立的双模态分子成像方法可以无创性评估IV型CRS肾衰后的心肌炎症反应,并可以在活体状态下监测抗炎治疗效果。第三部分I型心肾综合征小鼠模型急性心梗后肾脏缺氧的实验研究目的:I型心肾综合征(cardiorenal syndrome,CRS)是指急性心脏损伤引起肾功能损伤的病理过程,但目前对急性心梗后肾脏缺氧机制仍缺乏认识。本实验旨在研究I型CRS小鼠模型急性心肌梗死(myocardial infarction,MI)后的肾脏缺氧改变,结合组织病理学方法评估肾脏缺氧对进一步肾小管间质损伤的影响。材料和方法:结扎小鼠冠状动脉左前降支的不同部位建立两种不同梗死面积的MI模型,通过心脏延迟钆增强成像评估梗死面积,并将MI小鼠按照梗死面积的不同分成两组,一组为大面积 MI 组(largeMI,MI-L;n=48),另一组为小面积 MI 组(small MI,MI-S;n=48)。另有一组假手术组(sham;n=36)作为阴性对照组。分别在建模前及建模后7、14、28、60天进行心脏超声评估心脏功能,同时采用血液学指标来评估肾脏功能。在建模前及建模后7、28、60天进行肾脏免疫组织化学染色和Western blot评估肾组织缺氧和损伤。结果:MI-L组小鼠心脏功能较MI-S组降低更明显,并导致更显著的肾功能降低。MI引起肾组织缺氧诱导因子(hypoxia-induciblefactor,HIF)-lα的显著上调,自MI后第7至60天,MI-L组的肾脏HIF-lα表达显著高于sham组和MI-S组(P<0.05),同时MI-L组的肾损伤因子(kidneyinjurymolecular,KIM)-1表达量、巨噬细胞含量及纤维化程度也显著高于sham组和MI-S组(P<0.05)。肾组织HIF-lα和KIM-1表达呈显著的相关性(R2=0.68,P<0.001)。结论:MI后肾组织缺氧是I型CRS的一个潜在机制,梗死面积的不同会引起不同程度的肾组织缺氧,同时肾组织缺氧是肾小管间质损伤的潜在致病因素。第四部分BOLD-MRI活体检测I型心肾综合征小鼠模型急性心梗后肾脏缺氧改变目的:本实验旨在利用血氧水平依赖性(blood oxygen level-dependent,BOLD)磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)活体评估 I 型心肾综合征(cardiorenal syndrome,CRS)小鼠模型急性心肌梗死(myocardial infarction,MI)后的肾脏缺氧改变。材料和方法:结扎小鼠冠状动脉左前降支的不同部位建立两种不同梗死面积的MI模型,通过心脏延迟钆增强成像评估梗死面积,并将MI小鼠按照梗死面积的不同分成两组,一组为大面积 MI 组(largeMI,MI-L;n=48),另一组为小面积 MI 组(smallMI,MI-S;n=48)。另有一组假手术组(sham;n=36)作为阴性对照组。分别在建模前及建模后1、7、14、28、60天进行肾脏BOLD-MRI扫描并测定肾脏皮髓质R2*值。采用肾脏缺氧诱导因子(hypoxia-inducible factor,HIF)-1α免疫组织化学染色评估肾脏组织缺氧。结果:自MI后第1至60天,MI小鼠的肾皮质和肾髓质R2*值显著高于sham组(P<0.05),MI-L组的皮髓质R2*值也显著高于MI-S组(P<0.05)。免疫组织化学染色显示,从MI后第1至60天MI-L组小鼠肾脏的HIF-lα表达量显著高于sham组和MI-S组(P<0.05),且肾组织R2*值和HIF-lα表达量不论在肾皮质(R2=0.56,P<0.001)还是肾髓质(R2=0.63,P<0.001)均呈显著的相关性。结论:肾脏BOLD-MRI可以无创性检测不同MI面积的肾组织缺氧改变。