崔慧慧,李 莉 ,楊建一,黃 幸,李 媛 ,張曉玲,武云香
(山西醫(yī)科大學(xué)細(xì)胞生物與遺傳學(xué)教研室,太原 030001)
感覺(jué)神經(jīng)損傷性鹽敏感性高血壓大鼠心、腎ACE和ACE2的表達(dá)
崔慧慧,李 莉 ,楊建一,黃 幸,李 媛 ,張曉玲,武云香
(山西醫(yī)科大學(xué)細(xì)胞生物與遺傳學(xué)教研室,太原 030001)
目的 研究腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)基因血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)和血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2(ACE2)在感覺(jué)神經(jīng)損傷性鹽敏感性高血壓大鼠心肌和腎臟中的表達(dá)情況,探討ACE、ACE2在鹽敏感性高血壓發(fā)生發(fā)展中的作用。方法 用乳鼠皮下注射辣椒辣素法建立模型。哺乳期后,大鼠被隨機(jī)分成4組:對(duì)照 +正常鹽飲食組 (CON-NS)、對(duì)照 +高鹽飲食組(CON-HS)、辣椒辣素 +正常鹽飲食組(CAP-NS)、辣椒辣素 + 高鹽飲食組(CAP-HS)。四組大鼠分別接受4周不同的處理。至7周齡(分組飼養(yǎng)后第4周)處死大鼠,免疫組化檢測(cè)大鼠心肌和腎臟ACE和ACE2蛋白的表達(dá),反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(RT-PCR)檢測(cè)大鼠心肌和腎臟 ACE和 ACE2 mRNA的表達(dá)。結(jié)果 ①至7周齡(分組飼養(yǎng)后第4周)各組動(dòng)物體重差異無(wú)顯著性(P>0.05)。②各組動(dòng)物在分組時(shí)(0周)鼠尾收縮壓差異無(wú)顯著性(P=0.583),至7周齡(分組飼養(yǎng)后第4周),CAP-HS組鼠尾收縮壓明顯高于其它三組(P<0.01)。③心肌和腎臟 ACE蛋白表達(dá)均升高。心肌組織,CAP-HS組與 CON-NS比較,P<0.01,與CON-HS和 CAP-NS比較,P<0.05;腎臟組織,CAP-HS組與其它三組比較,P<0.01。④心肌和腎臟 ACE2蛋白表達(dá)均降低。心肌和腎臟組織,CAP-HS組與 CON-NS和 CAP-NS比較,P <0.01,與 CON-HS比較,P <0.05。⑤心肌和腎臟 ACE mRNA表達(dá)均升高。心肌組織,CAP-HS組與 CON-NS比較,P<0.01,與 CON-HS和 CAP-NS比較,P<0.05;腎臟組織,CAP-HS組與其它三組比較,P<0.01。⑥心肌和腎臟ACE2 mRNA表達(dá)均降低。心肌和腎臟組織,CAP-HS組與 CON-NS和 CAP-NS比較,P<0.01,與 CON-HS比較,P<0.05。結(jié)論 感覺(jué)神經(jīng)損傷性鹽敏感性高血壓大鼠心、腎ACE表達(dá)升高的同時(shí)有ACE2表達(dá)的降低,ACE和ACE2表達(dá)水平的差異可能與鹽敏感性高血壓的形成有關(guān)。
鹽敏感性高血壓;血管緊張素轉(zhuǎn)換酶;血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2
鹽敏感性高血壓指由于相對(duì)高鹽攝入所引起的血壓升高,盡管許多學(xué)者和科學(xué)家在此領(lǐng)域進(jìn)行了大量的研究,但仍未完全揭示鹽敏感性高血壓的細(xì)胞及分子機(jī)制。除流行病學(xué)外,對(duì)鹽敏感性高血壓的研究多采用動(dòng)物模型進(jìn)行。本研究通過(guò)復(fù)制感覺(jué)神經(jīng)損傷性鹽敏感性高血壓大鼠模型,觀察腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)基因血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)和血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2(ACE2)在模型大鼠心肌和腎臟表達(dá)的差異,探討其在鹽敏感性高血壓發(fā)病機(jī)制中的作用。
雄性Wistar大鼠,由本校生理學(xué)教研室動(dòng)物室提供并飼養(yǎng)繁殖,合格證號(hào):醫(yī)動(dòng)字第070101,動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室許可證號(hào):SYXK(晉)2003-0003號(hào)。
切片機(jī),YD-202C,浙江金華市益迪醫(yī)療設(shè)備廠;PCR 擴(kuò)增儀,Progene Techne;電泳儀,DYY-7C型,北京六一儀器廠;水平電泳槽,JY-SPCT,北京君意東方電泳設(shè)備有限公司;臺(tái)式高速冷凍離心機(jī),Neofuge15R,上海力申科學(xué)儀器有限公司;凝膠成像系統(tǒng),Tanon 2500,天能(上海)科技有限公司;紫外分光光度計(jì),UV-2602型,尤尼柯(上海)儀器有限公司;生物信號(hào)顯示與處理系統(tǒng),BL-410,成都泰盟電子有限公司;HX-II小動(dòng)物血壓計(jì)。
辣椒辣素(CAP),美國(guó) Sigma公司;蘇木素,F(xiàn)MP公司;溴化乙錠(EB),美國(guó)Sigma公司分裝;瓊脂糖,Solarbio公司;高效切片石蠟,上海華申康復(fù)器材有限公司生產(chǎn);免疫組化試劑盒,北京博奧森生物技術(shù)有限公司生產(chǎn);RT-PCR試劑盒,寶生物工程(大連)有限公司生產(chǎn)。
1.4.1 動(dòng)物模型復(fù)制及分組:按參考文獻(xiàn)[1]建立模型與分組:新生雄性Wistar大鼠生后第1~2天,實(shí)驗(yàn)組皮下注射辣椒辣素50 mg/kg(溶解在含5%乙醇、5%吐溫80的生理鹽水中);對(duì)照組皮下注射同體積的溶液(含5%乙醇、5%吐溫80的生理鹽水)。哺乳期(3周)后,雄性大鼠被隨機(jī)分成以下四組:對(duì)照 +正常鹽飲食組(飼料中含1%NaCl,CON-NS,n=7);對(duì)照+高鹽飲食組(飼料中含4%NaCl,CON-HS,n=7);辣椒辣素 + 正常鹽飲食組(CAP-NS,n=7);辣椒辣素 + 高鹽飲食組(CAPHS,n=7)。四組大鼠分別接受以上不同的處理4周。
1.4.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 :分組時(shí)及分組后各周分別稱體重,用尾套法測(cè)量大鼠清醒時(shí)尾收縮壓,測(cè)三次取均值。動(dòng)物7周齡時(shí),即分組后第4周,用20%的烏拉坦以5mL/kg腹腔注射麻醉,速取心臟,生理鹽水洗凈,濾紙吸干,沿房室溝剪掉兩心房及主、肺動(dòng)脈,緊貼室間隔右側(cè)除去右心室游離壁,剩余為左心室。于心尖部取約100 mg心肌組織,置于凍存管,液氮中保存,準(zhǔn)備行 RT-PCR檢測(cè);左心室后壁取一份塊狀心肌組織,以4%甲醛固定,準(zhǔn)備行免疫組化檢測(cè)。取右側(cè)腎臟約100 mg組織,置于凍存管,液氮中保存,準(zhǔn)備行 RT-PCR檢測(cè);取左側(cè)腎臟組織,以4%甲醛固定,準(zhǔn)備行免疫組化檢測(cè)。
1.4.3 免疫組化檢測(cè)大鼠心肌和腎臟ACE、ACE2蛋白表達(dá):操作步驟嚴(yán)格按免疫組化試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。用Image-Pro Plus 5.1圖像分析軟件分析大鼠心肌和腎臟ACE和ACE2的表達(dá)水平,以吸光度(A)值表示其相對(duì)含量。
1.4.4 反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(RT-PCR)檢測(cè)大鼠心肌和腎臟ACE、ACE2 mRNA表達(dá):操作步驟嚴(yán)格按試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。從 NCBI的 nucleotide中查得目的基因(ACE,transcript ID:NM_012544.1;ACE2,transcript ID:NM_001012006.1),用 Primer Premier 5.0設(shè)計(jì)ACE和ACE2上下游引物。以βactin 作為內(nèi)參[2,3],進(jìn)行產(chǎn)物半定量分析,比值表示其相對(duì)含量。各對(duì)引物序列如表1:
表1 引物序列Tab.1 The primer sequences
采用SPSS 11.5統(tǒng)計(jì)軟件錄入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果以(±s)表示,用單因素方差分析檢驗(yàn)其顯著性,P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
四組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中體重均增長(zhǎng),7周齡時(shí)(分組后第4周)各組動(dòng)物體重差異無(wú)顯著性(P>0.05)。見(jiàn)表2。
表2 各組大鼠的體重(±s,n=7)Tab.2The body weight of the rats(±s,n=7)
表2 各組大鼠的體重(±s,n=7)Tab.2The body weight of the rats(±s,n=7)
注:各組動(dòng)物之間體重比較,P>0.05Note:Comparison of the body weights of the rats in the 4 groups,P>0.05.
CON-NS 50.25±2.10 190.62±4.10 CON-HS 50.75±2.48 190.51±4.83 CAP-NS 50.99 ±2.90 190.54 ±3.86組別Group 0周體重(g)body weight on 0 week 4周體重(g)body weight on 4thweek CAP-HS 48.84 ±3.00 188.58 ±2.67
四組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在分組時(shí)(0周)鼠尾收縮壓無(wú)顯著性差異(P=0.583)。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中收縮壓均提高。分組后第1周,CAP-HS組鼠尾收縮壓與 CONNS、CAP-NS組比較明顯增高(P <0.01);分組后第2周,CAP-HS組鼠尾收縮壓與 CON-HS組比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01);大鼠7周齡時(shí),即分組后第4周,CAP-HS組鼠尾收縮壓明顯高于 CONNS、CON-HS 和 CAP-NS(P <0.01)(見(jiàn)表3)。
表3 各組大鼠血壓(±s,n=7)Tab.3The blood pressure of rats in the 4 groups(±s,n=7)
表3 各組大鼠血壓(±s,n=7)Tab.3The blood pressure of rats in the 4 groups(±s,n=7)
注:**與 CAP-HS組比較,P <0.01Note:**Compared with the CAP-HS rats,P <0.01
CON-HS 55.57±2.45 107.14±1.95 110.43±1.72** 113.43±1.72** 119.00±3.46**CAP-NS 56.01±1.53 80.86±2.27** 104.71±1.50** 109.00±2.16** 110.00±2.38**CAP-HS 54.54±2.41 107.29±1.80 119.71±3.55 1分組后血壓(mmHg)組別Group 0周1周2周3周4周week CON-NS 55.00±1.84 79.71±2.36** 83.00±2.16** 100.57±2.23** 101.00±1.53 0 week 1stweek 2ndweek 3rdweek 4th**32.14±3.13 151.43±4.20
心肌組織中,CAP-HS組與其它三組比較,ACE蛋白表達(dá)明顯升高,有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,與 CON-NS比較,P <0.01,與 CON-HS和 CAP-NS比較,P <0.05。其它三組間差異無(wú)顯著性。腎臟組織中,CAP-HS組與其它三組比較,ACE蛋白表達(dá)明顯升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。其它三組間差異無(wú)顯著性。心肌和腎臟組織中,CAP-HS組與其它三組比較,ACE2蛋白表達(dá)明顯降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,與 CON-NS 和 CAP-NS 比較,P < 0.01,與 CON-HS比較,P<0.05。其它三組間差異無(wú)顯著性。見(jiàn)表4。模型大鼠心肌和腎臟組織中ACE蛋白表達(dá)與血壓升高呈正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)r=0.582,r=0.694,P<0.01),ACE2蛋白表達(dá)與血壓升高呈負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù) r=-0.694,r= -0.791,P <0.01)。
心肌組織中,CAP-HS組與其它三組比較,ACE mRNA表達(dá)明顯升高,有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,與 CON-NS比較,P < 0.01,與 CON-HS 和 CAP-NS 比較,P <0.05。其它三組間差異無(wú)顯著性。在腎臟組織中,CAP-HS組與其它三組比較,ACE mRNA表達(dá)明顯升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。其它三組間差異無(wú)顯著性(圖1)。心肌和腎臟組織中,CAP-HS組與其它三組比較,ACE2 mRNA表達(dá)明顯降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,與 CON-NS和 CAP-NS比較,P<0.01,與 CON-HS比較,P <0.05。其它三組間差異無(wú)顯著性(圖2)。見(jiàn)表5。模型大鼠心肌和腎臟組織中ACE mRNA表達(dá)與血壓升高呈正相關(guān)(相關(guān)系數(shù) r=0.591,r=0.657,P <0.01),ACE2 mRNA 表達(dá)與血壓升高呈負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)r=-0.666,r=-0.692,P<0.01)。
表4 各組大鼠心肌和腎臟ACE、ACE2蛋白表達(dá)(±s,n=7)Tab.4ACE and ACE2 protein expression in the heart and kidney of rats in the 4 groups(±s,n=7)
表4 各組大鼠心肌和腎臟ACE、ACE2蛋白表達(dá)(±s,n=7)Tab.4ACE and ACE2 protein expression in the heart and kidney of rats in the 4 groups(±s,n=7)
*:與 CAP-HS組比較,P <0.05;**:與 CAP-HS組比較,P <0.01Note:*Compared with the CAP-HS rats,P <0.05;**Compared with the CAP-HS rats,P < 0.01
組別Group心肌(ACE)heart(ACE)腎臟(ACE)Kidney(ACE)心肌(ACE2)heart(ACE2)腎臟(ACE2)Kidney(ACE2)CON-NS 0.55±0.05** 0.83±0.05** 0.64±0.03** 0.99±0.05**CON-HS 0.57±0.04* 0.85±0.03** 0.61±0.05* 0.89±0.04*CAP-NS 0.56±0.03* 0.82±0.03** 0.62±0.03** 0.92±0.04**CAP-HS 0.62±0.02 0.92±0.02 0.56±0.03 0.83±0.02
表5 各組大鼠心肌和腎臟ACE、ACE2 mRNA表達(dá)(±s,n=7)Tab.5ACE and ACE2 mRNA expression in the heart and kidney of rats in the 4 groups(±s,n=7)
表5 各組大鼠心肌和腎臟ACE、ACE2 mRNA表達(dá)(±s,n=7)Tab.5ACE and ACE2 mRNA expression in the heart and kidney of rats in the 4 groups(±s,n=7)
*:與 CAP-HS組比較,P <0.05;**:與 CAP-HS組比較,P <0.01Note:*Compared with the CAP-HS rats,P <0.05;**Compared with the CAP-HS rats,P < 0.01
組別Group心肌(ACE)heart(ACE)腎臟(ACE)Kidney(ACE)心肌(ACE2)heart(ACE2)腎臟(ACE2)Kidney(ACE2)CON-NS 0.18±0.03** 0.28±0.02** 0.24±0.03** 0.35±0.02**.01 CON-HS 0.19±0.04* 0.29±0.03** 0.22±0.02* 0.32±0.02*CAP-NS 0.19±0.03* 0.30±0.05** 0.23±0.02** 0.33±0.03**CAP-HS 0.24±0.02 0.36±0.02 0.19±0.02 0.29±0
圖1 各組大鼠心肌(左)和腎臟(右)ACE mRNA表達(dá)電泳圖Fig.1 ACE mRNA expression in the heart and kidney of rats in the 4 groups
圖2 各組大鼠心肌(左)和腎臟(右)ACE2 mRNA表達(dá)電泳圖Fig.2 ACE2 mRNA expression in the heart and kidney of rats in the 4 groups
RAS是人類及哺乳動(dòng)物體內(nèi)一種重要的激素調(diào)節(jié)系統(tǒng),對(duì)正常的心血管系統(tǒng)發(fā)育、電解質(zhì)和體液平衡、血壓調(diào)節(jié)以及病理狀態(tài)下心血管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能重塑起著重要的作用。從 Yagil等[4]提出RAS調(diào)節(jié)機(jī)體血壓的“兩臂”學(xué)說(shuō)中我們得知,ACE2與ACE是一對(duì)互相拮抗的血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(羧肽酶),這兩對(duì)物質(zhì)的相對(duì)平衡對(duì)維持“穩(wěn)態(tài)”的正常血壓起到至關(guān)重要的作用,任何一方的含量或活性過(guò)高或過(guò)低就可能造成高血壓或低血壓[5,6]。
本研究中應(yīng)用RT-PCR和免疫組化發(fā)現(xiàn),感覺(jué)神經(jīng)損傷性鹽敏感性高血壓大鼠心肌和腎臟組織中存在ACE mRNA和蛋白的高表達(dá),同時(shí)也存在ACE2 mRNA和蛋白的低表達(dá)。這與Crackower等[7]對(duì)自發(fā)性高血壓大鼠(SHR)、易中風(fēng)自發(fā)性高血壓大鼠(SHRSP)和鹽敏感型大鼠(SBH/y)腎臟ACE2 mRNA和蛋白的表達(dá)研究結(jié)果一致。Yagil等[8]通過(guò)基因克隆得到了同樣的結(jié)論。Gurley等[9]和 Yamamoto[10]等學(xué)者也有報(bào)道。Koka 等[11]觀察高血壓病人和正常人的心肌發(fā)現(xiàn),在高血壓心肌中有 ACE mRNA的高表達(dá),同時(shí)存在 ACE2 mRNA的低表達(dá),他們還觀察到在人高血壓腎病中,存在ACE mRNA和蛋白的高表達(dá)和ACE2 mRNA和蛋白的低表達(dá)。國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者對(duì)SHR、雙腎雙夾易卒中型腎血管性高血壓大鼠的觀察結(jié)果也都與本研究一致。[2,3,12,13]
由于RAS的過(guò)度激活是引起機(jī)體整體血壓水平升高的病理生理學(xué)機(jī)制之一,而ACE2的生理學(xué)活性與ACE互相拮抗,故感覺(jué)神經(jīng)損傷性鹽敏感性高血壓大鼠心臟、腎臟組織中低表達(dá)的ACE2可能不足以對(duì)抗過(guò)度激活的ACE的活性。我們可以推測(cè)ACE的高表達(dá)和ACE2的低表達(dá)在鹽敏感性高血壓的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中可能發(fā)揮了一定的作用。
本研究還發(fā)現(xiàn),在感覺(jué)神經(jīng)損傷性鹽敏感性高血壓大鼠心肌和腎臟中,ACE mRNA和蛋白的高表達(dá)與ACE2 mRNA和蛋白的低表達(dá)與大鼠血壓有一定的相關(guān)性,相關(guān)性分析表明,ACE的高表達(dá)與血壓升高呈正相關(guān),而ACE2的低表達(dá)與血壓升高呈負(fù)相關(guān)。但也有研究得出相反的結(jié)果,在ACE2基因缺陷大鼠模型中[14],盡管 ACE2敲除后動(dòng)物在某種遺傳特性上與高血壓大鼠具有相似性,AngⅡ水平表現(xiàn)出適度的增加,但動(dòng)物血壓和腎組織形態(tài)學(xué)特性都正常。因此,ACE2是否在機(jī)體血壓控制中有負(fù)性調(diào)節(jié)作用目前尚不能作出最后結(jié)論。還有待于我們進(jìn)一步的探索和研究。
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Expression of ACE and ACE2 in the Heart and Kidney of Rats with Salt-Sensitive Hypertension Induced by Sensory Denervation
CUI Hui-h(huán)ui,LI Li,YANG Jian-yi,HUANG Xing,LI Yuan,ZHANG Xiao-ling,WU Yun-xiang
(Department of Cell Biology and Genetics,Shanxi Medical University,Taiyuan 030001,China)
Objective To investigate the expression of ACE and ACE2 in the heart and kidney of salt-sensitive hypertensive rats induced by sensory denervation, and to explore their role in the development of salt-sensitive hypertension.Methods Newborn male Wistar rats were given capsaicin subcutaneously to establish the model.After weaning period,they were divided into 4 groups and fed with different salt diets for 4 weeks:control plus normal sodiumdiet(CON-NS),control plus high sodium diet(CON-HS),and capsaicin pretreatment plus normal sodium diet(CAPNS),capsaicin plus high sodium diet(CAP-HS).The rats were killed at 4 weeks after division.Immunohistochemistry was performed to detect the expression of ACE and ACE2 proteins in the heart and kidney.The expression of ACE and ACE2 mRNA in the heart and kidney was determined by reverse transcription polymerase chain reaction.Results ①There was not significant difference in body weight among the 7-week old rats in the 4 groups(4 weeks after grouping)(P >0.05). ②The tail-cuff systolic blood pressure was not significantly different in groups before the dietary treatment(P =0.583),it was significantly higher in the 7-week old CAP-HS rats than that in the other three groups(P <0.01). ③The expression of ACE protein in the heart was remarkably higher in the CAP-HS rats,compared with the CON-NS rats(P <0.01)and compared with the CON-HS and CAP-NS rats(P < 0.05).It was also significantly increased in the kidney in the CAP-HS rats than that in the other three groups(P <0.01). ④The expression of ACE2 protein in the heart and kidney was remarkably decreased in the CAP-HS rats,and with that in the CON-NS and CAP-NS rats(P <0.01),and with that in the CON-HS rats(P < 0.05). ⑤The expression of ACE mRNA in the heart was remarkably higher in the CAP-HS rats compared with that in the CON-NS rats(P <0.01),and with that in the CON-HS and CAP-NS rats(P <0.05).It was also highly increased in the kidney in the CAP-HS rats than that in the other three groups(P < 0.01). ⑥ RT-PCR demonstrated that a markedly decreased expression of ACE2 mRNA in the heart and kidney in the CAP-HS rats,compared with that in the CON-NS and CAP-NS rats(P <0.01),compared with that in the CON-HS rats(P <0.05).Conclusion The expression of ACE mRNA and protein is increased while the expression of ACE2 mRNA and protein decreased in the heart and kidney of the salt-sensitive hypertensive rats induced by sensory denervation.The different expressions of ACE and ACE2 may be related with the pathogenesis of salt-sensitive hypertension.
Salt-sensitive hypertension;Angiotensin-converting enzyme;Angiotensin-converting enzyme 2;Rats
R-33
A
1671-7856(2010)08-0038-06
2010-03-15
山西省高??萍佳芯块_(kāi)發(fā)項(xiàng)目(20051302);山西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(200811076-1)。
崔慧慧(1981-),碩士生。研究方向:多基因病的分子遺傳學(xué)。E-mail:chh810729@sina.com。
楊建一,教授。E-mail:jianyiyang@163.com。