论文摘要
心室重构是心力衰竭（heart failure,HF）发展的基础，而非梗死区心肌重构在心衰的发展中占有重要地位。HF后的能量代谢障碍可能是心室扩大和功能异常的主要原因，进而导致心室重构，心肌能量代谢障碍与心室重构形成恶性循环，促进心衰的发生发展。因此，调节心脏的能量代谢有可能成为治疗心衰的一种新方法。线粒体是能量产生和储存的主要场所，线粒体功能障碍是HF心肌代谢紊乱的核心。因此，研究衰竭心肌线粒体改变对揭示HF能量代谢及心室重构的机制具有重要意义。解耦联蛋白（uncoupling proteins,UCPs）位于线粒体内膜上，是参与能量代谢的重要转运蛋白，其中UCP2主要在心肌中表达，参与能量代谢、凋亡、活性氧的生成等过程，并与动脉粥样硬化、缺血/再灌注损伤、肥胖及2型糖尿病等有着密切的关系。目前对心肌生理状态下UCP2的研究较多，但心力衰竭时非梗死区心室重构与UCP2的表达变化之间的关系如何，目前还未见报道。辅酶Q10是生物体内广泛存在的脂溶性醌类化合物，作为心肌线粒体内膜的一种递氢体，参于电子传递过程，是细胞呼吸和代谢的激活剂。已有研究表明，充血性心力衰竭病人心肌内源性辅酶Q10含量低于正常水平，并通过对心肌活检表明，心衰程度越严重的患者，其心肌辅酶Q10含量越低，外源性补充辅酶Q10后能够明显改善心功能。阿托伐他汀是一种3-羟基3-甲基戊二酰辅酶A（HMG-CoA）还原酶抑制剂，通过抑制HMG-CoA还原酶活性使胆固醇的合成减少，主要作用部位在肝脏。该药物还能通过增加肝细胞表面低密度脂蛋白（LDL）受体数目而增加LDL的摄取和分解代谢，主要用来降低冠状动脉粥样硬化性心脏病人的血脂水平，但他汀类非降脂作用越来越引起人们的重视。众多的临床研究及动物实验表明他汀类及辅酶Q10在治疗心血管疾病中的重要地位，尤其在心力衰竭方面的有益作用日益受到密切关注。但他汀类联合应用辅酶Q10在心梗后心衰模型中能否够通过干预能量代谢及相关基因UCP2的表达，进而影响非梗死区心肌重塑，目前尚不清楚。因此，本实验首先通过体内实验观察联合应用阿托伐他汀及辅酶Q10对心梗后心衰大鼠心肌能量代谢及其相关基因UCP2表达的影响，进一步探究其对非梗死区心肌重构的影响机制。其次，通过体外实验研究联合应用阿托伐他汀及辅酶Q10对Ang II诱导的心肌细胞及心肌成纤维细胞能量代谢相关基因UCP2表达及心肌胶原分泌的影响，从整体、细胞和分子水平探讨联合应用阿托伐他汀及辅酶Q10干预心梗后心衰能量代谢及心室重构的机制，为心衰发病机制的研究、治疗及寻找更合理的联合用药方案来改善心衰提供理论依据。方法：通过结扎Wistar大鼠左冠状动脉前降支（left anterior descending artery,LAD）6周建立心梗后心衰模型。结扎LAD48h后，大鼠尾静脉取血0.5ml，ELISA法检测cTnT水平，模型组cTnT水平为假手术组上限水平的3倍，为cTnT水平升高有意义，以证明急性心梗模型建立成功。存活的大鼠按体重随机分为假手术组、模型组、阿托伐他汀组及阿托伐他汀-辅酶Q10组，共4组，每组6只。后两组按分组要求连续灌胃给药5w后检测以下指标：应用HE染色、Masson染色及进一步电镜检测，观察各组大鼠左室非梗死区心肌形态学的变化；血流动力学检测LVSP、LVEDP和±dp/dtmax等变化情况；全心肥厚指数及左心肥厚指数测定；ELISA方法测血浆中BNP水平，血清Ang II及左室非梗死区心肌组织ATP含量，血清琥珀酸脱氢酶（succinodehydrogenase,SDH）及细胞色素C氧化酶（cytochrome coxidase,CcO）活性；化学比色法测定血清MDA、乳酸及游离脂肪酸含量，血清SOD、非梗死区心肌组织钠钾ATP酶、钙镁ATP酶活性；应用RT-PCR法检测左室非梗死区心肌组织胶原蛋白I（col-I）、胶原蛋白IIII （col-III）及UCP2mRNA表达水平，以及测定col-I/col-III比值。免疫组化法检测左室非梗死区心肌组织胶原蛋白I（col-I）、胶原蛋白IIII （col-III）及UCP2蛋白表达；Western bloting进一步检测左室非梗死区心肌组织UCP2蛋白表达。体外培养出生24小时内Wistar乳鼠的心肌细胞，以Ang II诱导心肌细胞肥大，并分别给予外源性阿托伐他汀及阿托伐他汀-辅酶Q10干预，检测以下指标：心肌细胞的表面积；心肌细胞的总蛋白质含量；Western bloting检测心肌细胞UCP2蛋白表达。此外，体外培养出生24小时内Wistar乳鼠的心肌成纤维细胞，以Ang II诱导心肌成纤维细胞增殖，并分别给予外源性阿托伐他汀及阿托伐他汀-辅酶Q10干预，检测以下指标：心肌成纤维细胞增殖数量；培养液上清羟脯氨酸含量测定；Western bloting检测心肌成纤维细胞col-I及col-III蛋白表达。结果：1、动物实验研究结果表明，与假手术组比较，模型组大鼠心脏体积明显增大，已不能维持正常几何形状，心室腔明显扩大，偶有室壁瘤形成；心肌细胞排列紊乱，心肌间质大量纤维组织增生。同时血流动力学明显改变，LVEDP增高，LVSP和±dp/dt max明显降低。与模型对照组比较，阿托伐他汀组心脏基本能维持正常几何形状，心室腔扩张程度减轻；心肌细胞排列较整齐，心肌间质纤维增生程度减弱。2、阿托伐他汀能够降低LVEDP，增高LVSP和±dp/dtmax，改善血流动力学状态。3、与模型组相比，阿托伐他汀组能够降低心肌肥厚指数，减轻左室非梗死区心肌组织病理学改变及线粒体超微结构损伤，4、降低与心室重构相关的介质血浆BNP和血清AngII水平，有效减少血清MDA、乳酸及游离脂肪酸堆积，提高SDH、CcO、SOD、钠钾ATP酶、钙镁ATP酶活性及左室非梗死区心肌组织ATP含量，下调左室非梗死区心肌组织col-I、col-III及UCP2mRNA及蛋白表达水平。以上结果阿托伐他汀-辅酶Q10组与阿托伐他汀组之间相比，有效果更佳的趋势。5、体外实验表明，与肥大细胞模型组相比，阿托伐他汀组及阿托伐他汀-辅酶Q10组能够减少肥大的心肌细胞表面积、降低其总蛋白质含量及抑制肥大的心肌细胞UCP2蛋白表达；与增殖模型组相比，阿托伐他汀组及阿托伐他汀-辅酶Q10组能够抑制心肌成纤维细胞增殖，降低培养液上清羟脯氨酸含量及抑制增殖的心肌成纤维细胞col-I及col-III蛋白表达，减少胶原沉积。而且，阿托伐他汀-辅酶Q10组与阿托伐他汀组之间相比，有作用效果更佳的趋势。结论：1、心梗后心衰时存在氧化应激损伤并参与心室重构，阿托伐他汀能够降低MDA、乳酸及游离脂肪酸含量、提高SOD活性，具有抗氧化作用。2、心梗后心衰时存在能量代谢障碍，阿托伐他汀可以提高SDH、CcO、Na+-K+ATP酶、Ca2+-Mg2+ATP酶活性，升高非梗死区心肌局部组织ATP含量。3、阿托伐他汀干预能量代谢抑制心室重构的机制与调节UCP2蛋白表达有关。高表达的UCP2可能是导致心梗后心肌纤维化并诱发心衰的重要因素。4、以上结果在联合辅酶Q10组有效果更好的趋势，提示辅酶Q10对阿托伐他汀干预心衰心肌能量代谢有正面的影响。具体机制有待进一步探讨。