大鼠心梗后心肌肥厚与β3肾上腺素能受体的关系

大鼠心梗后心肌肥厚与β3肾上腺素能受体的关系

论文摘要

背景与目的:β3受体与β1、β2受体同属β肾上腺素能受体(简称β受体)家族成员,3种亚型的结构和功能具有一定的相似性,它们之间存在交互作用。当阻滞或激动某一亚型时,另一亚型的表达可能随之受影响。β3受体在脂肪组织中密度最高,主要参与脂肪组织甘油三酯的降解,产生能量。在正常的心肌组织中,β1、β2受体占主导地位,β3受体的表达量极少。心力衰竭(heart failure, HF)时,β1受体的表达量下调,β3受体上调2-3倍,本课题前部分研究也证实心肌梗死(myocardial infarction, MI)后β3受体表达量上调,推测其参与MI后病理生理变化过程。心肌重塑(cardiac remodeling, CRM)被认为是MI后主要的病理生理变化过程,表现为心肌细胞坏死、凋亡、胚胎基因和蛋白的再表达、炎症因子分泌增加,临床上表现为室壁变薄、心室容量增加、梗死区膨展、心室由椭圆形变为圆形或不规则形、心肌细胞适应不良性肥厚。非梗死区心肌肥厚与心室的顺应性和收缩力有关,影响心室的舒缩功能。β受体阻滞剂有预防和逆转MI后心肌肥厚的作用,主要通过抑制神经内分泌效应及减轻儿茶酚胺的毒性作用,而这种作用与β3受体的关系仍不明确。本课题选用选择性β1受体阻滞剂美托洛尔、非选择性β受体兼α受体阻滞剂卡维地洛、选择性β3受体激动剂BRL37344作用于MI大鼠,观察MI后心肌肥厚与β3受体表达量的关系及美托洛尔、卡维地洛和BRL37344干预后对心肌肥厚、β3受体表达量及心功能的影响。材料与方法:(1)动物分组及模型建立:200-250 g Sprague Dawley雄性大鼠130只随机分为3组:正常组(normal) 10只、假手术组(sham operated) 10只、心梗组(MI-)。结扎大鼠冠状动脉左前降支(left anterior descending, LAD)建立MI模型,存活2 h予标记,并随机分为6组,最后存活的大鼠52只:MI无干预对照组(MI-1) 8只、MI加蒸馏水灌胃对照组(MI-2) 8只、MI加蒸馏水腹腔注射对照组(MI-3) 8只、MI加美托洛尔灌胃组(MI-4) 11只、MI加卡维地洛灌胃组(MI-5) 10只、MI加BRL37344腹腔注射组(MI-6) 7只。sham组的操作方法与MI组相同,打一个松结,不扎紧LAD。8组大鼠的体重分别为:normal组224.2±18.4 g,sham组233.6±19.4 g,MI-1组229.8±18.0 g,MI-2组233.6±22.5 g,MI-3组226.8±15.7 g,MI-4组232.3±20.3 g,MI-5组233.7±23.5 g,MI-6组233.6±18.1 g,各组体重无差别。(2)术后用药及血流动力学监测:MI-1无干预对照组,MI-2、MI-3组分别蒸馏水灌胃及腹腔注射,MI-4、MI-5组分别予美托洛尔20 mg/kg BM/day,卡维地洛10 mg/kg BM/day灌胃,MI-6组予BRL37344 1.5μmol/kg BM/day,均分为两次给药,各组大鼠予正常饮食。MI-2作为MI-4和MI-5的对照组,MI-3为MI-6的对照组,MI-1、MI-2和MI-3统称MI对照组。用药12 w后,右股动脉插管及右颈总动脉插管至左室内监测血流动力学指标:心率(heart rate, HR)、平均动脉压(mean blood pressure, MBP)、左室收缩压(left ventricular systolic pressure, LVSP)、左室内压最大上升及下降速率(maximum rise or fall rate of left ventricular pressure,±dp/dt max)。(3)左、右室相对重量指数及β3受体表达量的测定:断头处死后即刻取出心脏,去除心房、血管根部及纤维组织,称左、右室重量,分别与大鼠处死前体重(body mass, BM)相比计算左、右室相对重要指数(LVBM, RVBM),用于描述左、右室心肌肥厚程度,蛋白免疫印迹(Western-blot)及逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测左室非梗死区β3受体在蛋白水平及mRNA水平的表达量。(4)统计学分析:实验结果采用SPSS 13.0统计软件分析,结果以均值±标准差( x±s)表示,采用单因素方差分析(one-way analysis of variance, one-way ANOVA)进行组间的比较。P<0.05表示差别有统计学意义。结果:(1)MI后心肌肥厚: normal组与sham组的LVBM分别为2.188±0.107、2.209±0.126,RVBM分别为0.557±0.024、0.551±0.029,两组的LVBM及RVBM均无差别(P>0.05),说明手术的干预不影响LVBM、RVBM,sham组可代替normal组与MI组作比较。与sham组相比,MI对照组的LVBM (分别为2.529±0.152、2.545±0.252、2.596±0.262)显著增大(P<0.01),组间差别无统计学意义(P>0.05);与sham组相比,MI对照组的RVBM (分别为0.969±0.057、0.966±0.051、0.984±0.077)显著增大(P<0.01),组间差别无统计学意义(P>0.05)。(2)MI后β3受体的表达量变化:以sham组的表达量为1,其余组与其相比较。在蛋白水平,normal组(0.98±0.14)与sham组无差别(P>0.05);MI对照组的表达量(分别为2.08±0.25、2.00±0.29、2.02±0.33)较sham组明显上调(P<0.01),MI对照组间无差别(P>0.05)。在mRNA水平,normal组(0.96±0.10)与sham组无差别(P>0.05);MI对照组(分别为1.69±0.34、1.68±0.37、1.7±0.39)较sham组表达明显增加(P<0.01),组间差别无统计学意义(P>0.05)。(3)MI后血流动力学变化:normal组与sham组的+dp/dt max分别为7092.9±454.9、7072.6±420.0,-dp/dt max分别为5460.3±544.5、5251.3±505.3,两组差别无统计学意义(P>0.05)。MI对照组的+dp/dt max分别为3950.6±387.7、3932.7±513.5、4041.6±439.7,-dp/dt max分别为2982.3±343.6、2919.6±398.7、2975.6±346.6,与sham组比较均显著下降(P<0.01),MI对照组间无差别(P>0.05)。(4)美托洛尔、卡维地洛及BRL37344干预对心肌肥厚、β3受体表达量及心功能变化的影响:①MI-4、MI-5和MI-6组的LVBM分别为2.431±0.157、2.525±0.248、2.537±0.209,较sham组显著增大(P<0.01),但与MI对照组无差别(P>0.05),3组之间无差别(P>0.05);MI-4、MI-5和MI-6组的RVBM分别为0.851±0.056、0.649±0.060、0.654±0.054,较sham组显著增大(P<0.01),较MI对照组减小(P<0.01),MI-5、MI-6组与MI-4组差别显著(P<0.01),组间无差别(P>0.05)。②以sham组β3受体表达量为1,在蛋白水平,MI-4组的表达量为1.99±0.26,美托洛尔干预没有影响MI后β3受体的表达(P>0.05);MI-5与MI-6组的表达量分别为3.12±0.55、3.36±0.45,卡维地洛及BRL37344干预均进一步上调MI后β3受体表达(P<0.01),MI-5、MI-6组与MI-4组差别显著(P<0.01)。MI-4、MI-5和MI-6组β3受体mRNA的表达量为2.01±0.32、2.74±0.58、2.84±0.51,3种药物干预后均进一步增加β3受体mRNA的表达(P<0.01),卡维地洛及BRL37344作用较美托洛尔强(P<0.01)。③MI-4、MI-5和MI-6的+dp/dt max分别为6293.2±447.0、6394.5±553.3、6152.7±493.2,-dp/dt max分别为4084.9±320.8、4271.5±256.5、3930.8±370.0,3种药物干预后±dp/dt max较MI对照组显著升高(P<0.01),但仍未达到sham组的水平(P<0.01)。结论:(1)结扎大鼠冠状动脉左前降支12周后,大鼠左室非梗死区及右室均出现明显的心肌肥厚,左室舒缩功能减退。(2)大鼠心梗后左室非梗死区β3受体在蛋白水平和mRNA水平表达量均明显增加。(3)美托洛尔、卡维地洛及BRL37344干预后不能改善心梗后左室心肌肥厚,对右室心肌肥厚有不同程度的改善,卡维地洛及BRL37344效果较美托洛尔好。美托洛尔无上调β3受体蛋白表达的作用,卡维地洛及BRL37344均能上调β3受体蛋白表达;美托洛尔、卡维地洛及BRL37344均能增加β3受体mRNA的表达,卡维地洛及BRL37344作用强于美托洛尔。三者均能改善心梗后心室的舒缩功能。(4)推测心梗后右室心肌肥厚的改善与β3受体蛋白的表达量上调有关,其机制尚未清楚,可能与β3受体抗纤维化、抗凋亡、促进新生血管形成、改善心肌血供及代谢的作用有关。

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 缩略词表
  • 正文
  • 前言
  • 材料与方法
  • 结果
  • 讨论
  • 结论
  • 参考文献
  • 附录
  • 附录一 发表文章情况
  • 附录二 个人简历
  • 致谢
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