耐力训练影响ApoE-/-小鼠炎症因子表达与AS防治机制研究

耐力训练影响ApoE-/-小鼠炎症因子表达与AS防治机制研究

论文摘要

动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)是严重危害人类健康的疾病之一。当前,以AS为病理基础的心、脑血管疾病的发病率和死亡率均居各种疾病前列。研究AS的发病机理及其防治手段成为医学领域研究的热点和重要课题。一般认为,AS的发生发展是多种遗传因素和环境因素相互作用的结果。近年研究显示,AS是血管内皮损伤后的一种高度特异性的慢性炎症反应过程,炎症是AS中一个关键的致病机制。因此,抗炎治疗有望成为AS新的防治手段。运动锻炼作为AS综合防治中的重要干预手段之一是运动医学领域极为关注的课题。在运动医学领域虽早已开展相关研究工作,但多为整体、器官水平的研究。已有研究证实,有氧运动对AS形成具有明显的干预效果,但对其机制的研究尚显不足。目前尚未见到有关运动干预AS炎症反应机制方面的研究报道,并缺乏运动对已经形成的AS的治疗或改善作用的相关研究。运动锻炼抗阻AS病理进程的机制尚缺乏足够的实验与理论依据。目的:本研究以参与AS炎症反应调控的核转录因子-κB(NF-κB)及其诱导的炎症因子表达在AS中的作用为主线,深入探讨运动对AS的干预效果。在复制实验动物AS模型的基础上,采用病理学、生物化学及分子生物学等研究方法及相关技术,从运动影响AS炎症反应角度探讨运动对AS的干预作用,并从分子水平进一步阐明运动防治AS的可能机制。方法:选取8周龄ApoE基因敲除(ApoE-/-)小鼠48只,饲以“西方类型”膳食,随机分为AS预防组(14周实验组)和AS治疗组(26周实验组),即:14周AS模型组(H组)、14周跑台运动组(HE组),26周AS模型组(HH组)、14周造模+12周跑台运动组(H+E组);并选取8周龄同品系C57BL/6J小鼠24只作为对照组,随机分为14周对照组(N1组)和26周对照组(N2组)。每组12只,雄性。令HE组和H+E组小鼠在动物活动跑台上进行耐力性运动(13m/min,60min/次,每周5次),分别用于观察耐力运动对AS形成的预防作用和运动对已经形成的AS的治疗或改善效果。在实验过程中每周测量小鼠体重的变化,并观察其生长状况、饮食量、精神状况及对运动负荷的适应能力等。实验周期结束后,采取眼球摘除法从小鼠眼眶静脉丛采集血液标本,用于测定血脂和氧化型低密度脂蛋白(OX-LDL)水平;并取心脏及主动脉近心端1-1.5cm组织制备主动脉根部冰冻切片,从主动脉瓣尖出现起作连续横切,切片厚度7μm。每间隔10张取1张,分别用于油红0染色、HE染色、原位杂交及免疫组化分析等。采用常规生化检测法测定血脂水平;采用双抗夹心酶联免疫ELISA法测定OX-LDL水平;主动脉根部冰冻切片行油红0染色,通过计算机图像分析系统评估AS斑块面积;主动脉切片行HE染色光镜下分析主动脉组织病理变化;主动脉切片行原位杂交法测定主动脉NF-κBmRNA表达;主动脉切片行免疫组化法测定主动脉NF-κBp65及相关炎症因子的表达等。通过对主动脉AS斑块面积进行定量评估和组织病理分析,并结合OX-LDL对NF-κB的激活及其诱导的炎症因子表达和相关分析,从分子水平上深入研究与阐明运动防治AS的可能机制。结果:1、ApoE-/-小鼠生长状况及体重的变化实验过程中各组小鼠体重均呈稳步增长,实验动物生长发育正常,运动组小鼠对运动负荷适应良好。2、耐力训练对ApoE-/-小鼠AS形成及主动脉组织病理形态学的影响①耐力训练对ApoE-/-小鼠主动脉AS形成的干预效果与正常对照组(C57BL/6J)小鼠比较,22周龄ApoE-/-小鼠(H组)主动脉根部血管内膜上可见到大量被染成鲜红色的AS斑块,斑块面积占血管腔总面积的41.79±6.93%;耐力运动组(HE组)主动脉根部亦可见AS斑块,但与H组比较,其斑块面积显著减小,斑块面积占血管腔面积比例为25.07±7.94%(P<0.01)。主动脉切片经HE染色光学显微镜观察病理特征显示,H组小鼠主动脉可见许多脂纹-纤维斑块期病变和少量粥样斑块病变,结果提示本实验中ApoE-/-小鼠AS模型建立已经成功;与H组比较,HE组小鼠主动脉AS病变程度明显减轻,AS病变多限于脂纹期,仅局部形成少量纤维斑块。表明14周耐力运动具有预防或减少AS形成的作用。②耐力训练对ApoE-/-小鼠已形成的AS的干预效果与H组比较,HH组小鼠主动脉AS病变进一步加重,AS斑块面积与血管腔总面积比例达58.80±6.40%,且多为粥样斑块病变或出现易损斑块特征。对已形成AS的H+E组小鼠实施12周耐力运动干预后发现,其主动脉AS斑块面积占血管腔总面积比例为50.35±3.52%,与H组比较有显著性差异(P<0.05),但较HH组AS斑块面积显著减少(P<0.05),且病变程度相对减轻。表明12周耐力运动对ApoE-/-小鼠已经形成的AS具有减缓或控制其病变进程的作用。3、耐力训练对ApoE-/-小鼠血脂水平的影响与正常对照组比较,ApoE-/-小鼠血清TC、TG、LDL-C水平均显著升高,HDL-C显著降低,表明ApoE-/-小鼠出现典型的高胆固醇血症和血脂紊乱;而耐力性运动对ApoE-/-小鼠血脂及脂蛋白成分均未产生明显的影响。4、耐力训练对ApoE-/-小鼠血清OX-LDL水平的影响与正常对照组比较,ApoE-/-小鼠OX-LDL水平明显升高;与H组比较,HE组OX-LDL水平显著降低(P<0.05);与HH组比较,H+E组OX-LDL水平显著降低(P<0.05)。提示ApoE-/-小鼠体内存在异常氧化状态和较高的OX-LDL水平,而耐力性运动能有效地减少OX-LDL的生成。5、耐力训练对ApoE-/-小鼠主动脉NF-κBmRNA及其蛋白表达的影响与正常对照组比较,ApoE-/-小鼠主动脉NF-κBmRNA及NF-κBp65均呈高度表达。与H组比较,HE组NF-κBmRNA、NF-κBp65表达强度和阳性细胞表达率均显著降低(P<0.01);与HH组比较,H+E组主动脉NF-κBmRNA、NF-κBp65表达强度和阳性细胞表达率均显著降低(P<0.05)。提示ApoE-/-小鼠血管壁中NF-κBmRNA及NF-κBp65高度表达,而耐力运动可有效地抑制或降低其表达量。6、耐力训练对ApoE-/-小鼠主动脉炎症因子表达的影响与正常对照组比较,各组ApoE-/-小鼠主动脉炎症因子TNF-α、ICAM-1和MMP-9均呈高度表达,提示AS病变与炎症反应有密切关系;而耐力运动能有效地减少ApoE-/-小鼠主动脉相关炎症因子的表达。7、ApoE-/-小鼠主动脉AS斑块面积与NF-κBp65、OX-LDL的相关关系相关分析表明,ApoE-/-小鼠主动脉AS斑块面积与NF-κBp65、OX-LDL之间呈显著正相关。结论:1、14周耐力训练能有效地预防ApoE-/-小鼠AS的形成。2、12周耐力训练对ApoE-/-小鼠已经形成的AS起到了减缓其病变进展的作用。3、耐力训练防治AS的效果可能是通过下列机制发挥抗AS作用:耐力训练通过降低ApoE-/-小鼠OX-LDL水平和NF-κBmRNA的表达,进而下调参与AS形成的相关炎症因子ICAM-1和MMP-9的表达,降低了AS病灶中的炎症反应,从而起到抑制或减缓AS发展的作用,可能是运动防治AS的重要机制之一。

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 引言
  • 1 文献综述
  • 1.1 AS病理学研究
  • 1.2 AS流行病学研究
  • 1.3 AS病因和发病机制研究
  • 1.3.1 AS病因的研究
  • 1.3.2 AS发病机制的研究
  • 1.4 炎症反应与AS
  • 1.4.1 炎症学说概要
  • 1.4.2 炎症反应与AS病变的进展
  • 1.4.3 AS炎症反应形成的机制
  • 1.4.4 核转录因子-κB(NF-κB)对AS炎症反应的调控作用
  • 1.4.5 炎症因子在AS发生发展中的作用
  • 1.5 AS的防治
  • 1.5.1 AS实验动物模型研究
  • 1.5.2 AS的药物干预研究
  • 1.5.3 AS的运动干预研究
  • 1.6 问题的提出及本研究的目的意义
  • 2 研究材料与方法
  • 2.1 实验动物、分组及饲养
  • 2.1.1 实验动物与分组
  • 2.1.2 动物饲养与动物实验
  • 2.2 运动方案
  • 2.3 动物取材及标本制作
  • 2.3.1 血液标本制备
  • 2.3.2 主动脉标本处理和切片制备
  • 2.3.3 主动脉冰冻切片染色
  • 2.4 检测指标与方法
  • 2.4.1 血清学指标
  • 2.4.2 主动脉病理形态学指标
  • 2.4.3 主动脉组织分子生物学指标
  • 2.4.4 小鼠体重及基本情况观察
  • 2.5 实验流程
  • 2.6 主要仪器、设备
  • 2.7 主要试剂
  • 2.8 数据统计处理
  • 3 实验结果
  • -╱-小鼠生长状况及体重的变化'>3.1 ApoE-╱-小鼠生长状况及体重的变化
  • -╱-小鼠AS形成及主动脉组织病理形态学的影响'>3.2 耐力运动对ApoE-╱-小鼠AS形成及主动脉组织病理形态学的影响
  • 57BL/6J)小鼠主动脉组织形态学特征'>3.2.1 正常对照组(C57BL/6J)小鼠主动脉组织形态学特征
  • -╱-小鼠主动脉AS斑块形成及其病理特征'>3.2.2 模型组ApoE-╱-小鼠主动脉AS斑块形成及其病理特征
  • -╱-小鼠AS斑块形成及病理变化的影响'>3.2.3 耐力训练对ApoE-╱-小鼠AS斑块形成及病理变化的影响
  • -╱-小鼠血脂的影响'>3.3 耐力训练对ApoE-╱-小鼠血脂的影响
  • -╱-小鼠血清OX-LDL水平的影响'>3.4 耐力训练对ApoE-╱-小鼠血清OX-LDL水平的影响
  • -╱-小鼠主动脉NF-κBp65mRNA及其蛋白表达的影响'>3.5 耐力训练对ApoE-╱-小鼠主动脉NF-κBp65mRNA及其蛋白表达的影响
  • 3.5.1 主动脉病变中NF-κB p65mRNA的表达
  • 3.5.2 主动脉NF-κB p65蛋白的表达
  • -╱-小鼠主动脉炎症因子表达的影响'>3.6 耐力训练对ApoE-╱-小鼠主动脉炎症因子表达的影响
  • -╱-小鼠主动脉ICAM-1表达的影响'>3.6.1 耐力训练对ApoE-╱-小鼠主动脉ICAM-1表达的影响
  • -╱-小鼠主动脉MMP-9表达的影响'>3.6.2 耐力训练对ApoE-╱-小鼠主动脉MMP-9表达的影响
  • -╱-小鼠主动脉TNF-α表达的影响'>3.6.3 耐力训练对ApoE-╱-小鼠主动脉TNF-α表达的影响
  • -╱-小鼠AS斑块面积与NF-κB表达及OX-LDL的相关关系'>3.7 ApoE-╱-小鼠AS斑块面积与NF-κB表达及OX-LDL的相关关系
  • 4 讨论
  • -╱-小鼠AS模型的建立'>4.1 ApoE-╱-小鼠AS模型的建立
  • -╱-小鼠AS的预防/治疗作用'>4.2 耐力训练对ApoE-╱-小鼠AS的预防/治疗作用
  • -╱-小鼠AS的形成'>4.2.1 耐力训练延缓ApoE-╱-小鼠AS的形成
  • -╱-小鼠AS的发展'>4.2.2 耐力训练延缓ApoE-╱-小鼠AS的发展
  • -╱-小鼠AS的机制'>4.3 耐力训练预防/治疗ApoE-╱-小鼠AS的机制
  • -╱-小鼠血脂及OX-LDL水平的影响及其在预防/治疗AS中的作用'>4.3.1 耐力训练对ApoE-╱-小鼠血脂及OX-LDL水平的影响及其在预防/治疗AS中的作用
  • -╱-小鼠主动脉NF-κB表达的影响及其在预防/治疗AS中的作用'>4.3.2 耐力训练对ApoE-╱-小鼠主动脉NF-κB表达的影响及其在预防/治疗AS中的作用
  • -╱-小鼠主动脉炎症因子表达的影响及其在预防/治疗AS中的作用'>4.3.3 耐力训练对ApoE-╱-小鼠主动脉炎症因子表达的影响及其在预防/治疗AS中的作用
  • -╱-小鼠AS机制(小结)'>4.3.4 耐力训练防治ApoE-╱-小鼠AS机制(小结)
  • 4.4 问题与展望
  • 结论
  • 参考文献
  • 附录(缩略词索引)
  • 后记(致谢)
  • 攻读学位期间科研成果
  • 相关论文文献

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