束長城 魏萬林 高進

ROS在腎性高血壓大鼠左室肥厚中的表達及意義

束長城 魏萬林 高進

目的 研究活性氧(ROS)的表達與腎血管性高血壓(RVH)大鼠左室肥厚的關(guān)系,探討ROS在RVH大鼠左室肥厚發(fā)生、發(fā)展中的作用。方法 將20只體重200g左右的雄性Wistar大鼠,隨機分為2組(n=10),建立兩腎一夾腎血管性高血壓大鼠左心室肥厚模型:對照組(SHAM)、實驗組(2K1C),術(shù)后12周終止實驗。結(jié)果 實驗組收縮壓(SBP)、左心室重量指數(shù)(LVMI)、心臟重量指數(shù)、心肌膠原容積分數(shù)(CVF)及活性氧(ROS)水平均顯著高于對照組(P＜0.01),而抗氧化酶(SOD和GSHPX)的活性低于對照組(P＜0.01)。結(jié)論 腎血管性高血壓大鼠ROS表達增多,提示ROS參與了腎血管性高血壓左心室肥厚的形成過程。

高血壓;腎血管性;左室肥厚;活性氧

左心室肥厚(left ventricu lar hypertrophy,LVH)LVH是導(dǎo)致心肌梗死、心力衰竭、心律失常、猝死等心血管事件的獨立危險因素。探討心肌肥厚的發(fā)病機理以及尋求有效的防治措施是當前研究的熱點課題。近年來,左心室肥厚的病理生理研究取得重大進展,血壓升高是常見的LVH重要因素外[1],氧化應(yīng)激產(chǎn)物活性氧(ROS)與心肌肥厚的關(guān)系越來越受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注[2-4]。高血壓病引起ROS介導(dǎo)的心肌肥厚分子機制尚未明了。本實驗擬在探討 ROS與高血壓心肌肥厚的關(guān)系,闡明高血壓致心肌肥厚的分子機制,為臨床防治心肌肥厚患者提供實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 健康清潔級Wistar雄性大鼠20只,每只體重 180～220 g,購自中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院實驗動物研究所,合格證號:SCXK(京)2005-0013。

1.2 主要試劑和儀器 超氧化物岐化酶(SOD)、谷光甘肽過氧化物酶(GSH-PX)和活性氧(ROS)ELISA試劑盒(R＆D systems公司);光學(xué)顯微鏡和T00llabⅥ.Ⅱ圖像采集系統(tǒng)(德國Leica公司);北航醫(yī)學(xué)圖像分析管理系統(tǒng)由解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院提供;BP-6型無創(chuàng)血壓測量系統(tǒng)(成都泰盟科技有限公司)。

1.3 模型制作與分組 Wistar雄性大鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)5 d后,隨機分為2組(各10只):對照組(SHAM)、實驗組(2K-1C)。采用經(jīng)典造模法[5]復(fù)制兩腎一夾高血壓左心室肥厚模型(two-kidney,one-clip renal hypertension model,2K 1C)。用3%戊巴比妥鈉(30mg/kg)腹腔內(nèi)注射麻醉,行腹正中切口,游離左腎動脈并用內(nèi)徑為 0.25mm銀夾鉗夾,使左腎動脈部分狹窄,右側(cè)腎動脈不觸及。SHAM組方法相同,但不安置銀夾。術(shù)后 4周末測定尾動脈血壓,凡尾動脈收縮壓比術(shù)前增高2.67KPa(20mm Hg)并高于15.96KPa(120mm Hg)的大鼠,視為模型成功。

1.4 標本的采集 大鼠普通飼料喂養(yǎng) 12周后處死,處死前12 h禁食,麻醉后稱重。經(jīng)腹主動脈取血 5m l,放入抗凝管中混勻,3500 r/m in離心10min,取上清夜-70℃保存。開胸迅速摘下心臟,預(yù)冷的PBS(0.02mmol/l,PH 7.4)灌洗,濾紙吸干,稱重,并在 4℃下去除心房、右室游離壁、大血管和心包組織迅速分離左心室稱重(包括室間隔),計算左心室重量指數(shù) =左心室濕重/體重(g/kg)。在左室中部沿橫軸切取0.5 cm厚的心肌組織置于10%的(甲醛)中固定,石蠟切片,VG染色測定心肌膠原容積積分(CVF)。左心室剩余部分快速放入液氮中冷凍,然后分別作抗氧化酶指標(SOD、GSH-PX)以及活性氧(ROS)的測定。

1.5 指標檢測

1.5.1 鼠尾收縮壓測定 測定方法采用tail-cuff測壓法[6],血壓計采用BP-6型無創(chuàng)血壓測量系統(tǒng)。手術(shù)前、手術(shù) 4周及12周處死前各測壓 3次取其均值。

1.5.2 心肌膠原組織學(xué)測定(Van Gieson法) 石蠟切片常規(guī)脫蠟至水,1%的酸性品紅和 5%的飽和苦味酸染色。在VG(Van Gieson)法染色下,心肌細胞呈黃色,膠原呈紅色。采用北航醫(yī)學(xué)圖像分析管理系統(tǒng),測量心肌組織膠原容積積分(CVF=膠原面積/總面積)。在光鏡下隨機選取5個視野,以視野中所有膠原面積之和(不包括血管周圍膠原面積)除以心肌纖維和結(jié)締組織面積總和,得出CVF。

1.5.3 心肌組織中抗氧化酶(SOD、GSH-PX)和活性氧(ROS)的測定 勻漿的制備:隨機切取左心室組織(0.2～0.5 g)稱重后加入蒸餾水,在水浴中用勻漿器制備 1:10的勻漿。采用酶聯(lián)免疫法(ELISA)測定SOD、GSH-PX及ROS的含量,試劑盒由R＆D systems公司提供,嚴格按照試劑盒說明書的要求進行操作。

2 結(jié)果

參加實驗大鼠 20只,進入結(jié)果分析的大鼠為 19只(1只實驗中死亡),實驗對照組(SHAM)10只、實驗組(2K 1C) 9只。

2.1 血壓變化 由表1可見,手術(shù)前兩組大鼠收縮壓差異無顯著性(P＞0.05),術(shù)后2K 1C組大鼠收縮壓明顯高于SHAM組,差異有顯著性(P＜0.01)。

表1 兩組動物收縮壓變化比較（±s,mm Hg)

表1 兩組動物收縮壓變化比較（±s,mm Hg)

注:與SHAM組相比(1)P＜0.01

組別 例數(shù) 0周 4周 12周SHAM 10 105.65±4.32 109.27±5.21 119.57±6.30 2K 1C 9 105.02±3.97 151.12±9.28 174.34±14.52(1)

2.2 各組大鼠左室質(zhì)量指數(shù)和左室心肌膠原容積積分(CVF)的變化 左室質(zhì)量指數(shù)(LVMI)即左心室重量/體重(LVW/BW)和左室心肌膠原容積積分(CVF)是衡量左心室肥厚程度的重要形態(tài)學(xué)指標。由表2可見,腎動脈縮窄產(chǎn)生的壓力超負荷導(dǎo)致的左室心肌肥厚,術(shù)后 12周 2K 1C組的左室質(zhì)量指數(shù)(LVMI)及心肌膠原容積積分(CVF)較SHAM組顯著性增加(P＜0.05)。VG染色結(jié)果顯示見圖1。

表2 兩組大鼠左室質(zhì)量指數(shù)及心肌膠原容積積分的變化

圖1 2組大鼠心肌膠原表達的變化(×400)

2.4 兩組大鼠左室心肌抗氧化酶和活性氧自由基的影響

由表3可見,2K 1C組與SHAM組相比,其抗氧化酶(SOD和GSH-PX)活力水平明顯降低(P＜0.01)、ROS含量明顯提高(P＜0.01)。

表3 兩組大鼠左室心肌抗氧化酶SOD、GSH-PX以及ROS活性的變化（±s)

表3 兩組大鼠左室心肌抗氧化酶SOD、GSH-PX以及ROS活性的變化（±s)

注:與2K1C組相比(1)P＜0.01

組別 例數(shù) SOD GSH-PX ROS SHAM 10 105.12±7.20 86.51±4.24 10.20±1.38 2K 1C 9 97.58±6.26(1)80.58±6.95(1) 12.31±2.31(1)

3 討論

心肌肥厚是高血壓最常見的并發(fā)癥,是心血管疾病的獨立危險因素?，F(xiàn)在研究普遍認為,左室肥厚的發(fā)生發(fā)展與壓力或容量負荷過度、神經(jīng)內(nèi)分泌、細胞因子及細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制激活等因素相關(guān)[7]。

活性氧 ROS屬于活性高的自由基,是生物體內(nèi)產(chǎn)生的超氧陰離子(O2-)、過氧化氫(H2O2)、羥自由基(-OH)、一氧化氮(ON)等活性含氧化合物的總稱。自由基是機體內(nèi)有機物分子的共價鍵通過均裂方式產(chǎn)生的,是具有不配對電子的原子團、分子或離子。自由基極不穩(wěn)定,具有高度化學(xué)性,通過脂質(zhì)過氧化作用,攻擊蛋白質(zhì)、核酸等方式對機體造成嚴重損傷,能破裂DNA,改變酶活性,破壞細胞膜結(jié)構(gòu),影響膜功能,參與疾病的啟動和促進階段[8]。Byrne研究發(fā)現(xiàn)[9]ROS可作為細胞內(nèi)重要的第二信使,在心肌肥大發(fā)生過程中發(fā)揮著重要的生理功能。當機械壓力、AngⅡ、脂類代謝異常以及內(nèi)皮素等生理條件改變時,均可激活 NADPH氧化酶產(chǎn)生大量ROS,導(dǎo)致氧化應(yīng)激發(fā)生,進而激活心肌肥大的發(fā)生發(fā)展[10]。

本實驗采用的二腎一夾動物模型(2K1C)是經(jīng)典的腎性高血壓左室肥厚模型。實驗結(jié)果顯示,造模 12周后,2K 1C組大鼠收縮壓相對處于一個穩(wěn)定期,心肌肥厚比較明顯,與對照組(SHAM組)比較,血壓、左心室重量指數(shù)LVMI及CVF明顯提高(P＜0.01),表明高血壓左室肥厚模型成功建立,與國內(nèi)外的文獻報道一致[11,12]。2K 1C組大鼠左室心肌中 SOD和GSH-PX活力較SHAM組明顯降低、ROS水平顯著上升(P＜0.01)。說明心肌組織的ROS水平與心肌肥厚有重要的相關(guān)性,當心臟出現(xiàn)缺血缺氧、容量負荷增加等改變正常生理狀態(tài)的情況下,心肌細胞內(nèi)的抗氧化酶活性下降,氧自由基大量產(chǎn)生,導(dǎo)致氧化應(yīng)激反應(yīng)。ROS作用于心肌細胞膜的不飽和脂肪酸,導(dǎo)致細胞膜流動性、通透性和液態(tài)性發(fā)生變化,離子轉(zhuǎn)運功能障礙,細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能造成破壞。此外,ROS能夠破壞細胞內(nèi)的溶酶體膜,使心肌細胞自溶,且影響肌漿網(wǎng)和線粒體,造成心臟能量代謝障礙,引起心肌凋亡、心臟重塑等,最終導(dǎo)致心肌肥厚。

腎性高血壓大鼠左室肥厚的形成可能與激活體內(nèi)氧化應(yīng)激,產(chǎn)生大量 ROS密切相關(guān)。但心肌肥厚是十分復(fù)雜的過程,還受諸多因素影響,其確切作用機制還有待進一步研究。

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The relation between ROS and left ventricular hypertrophy in the ratswith renovascular hypertension

SHU Chang-cheng,WEIWan-lin,GAO Jin.Departmentof Cardiology,General Hospitalof Beijing Military Command,Beijing,100700,China

Objective To study the relation between ROS and left ventricular hypertrophy in the rats with renovascular hypertension.Methods Twenty male wistar rats,weighing about 200g each,were random ly divided into two groups(n=10):negative control group(SHAM),operation group(2K1C),at the 12th week to stop experiment.Systolic blood pressure(SBP)wasmeasured,collagen volume fraction(CVF)was detected by Van Gieson,and SOD、GSH-PX、ROSwere detected by ELISA.Results The results showed that the SBP、LVMI、CVF and ROS in 2K1C group significantly increased(P＜0.01).compared with the SHAM group,but the activitiesof GSH-Px and SOD were decreased(P＜0.01).Conclusion Increased expression of ROS in left ventricularmyocardium of rets with renovascular hypertension indicate thatROSmay play important roles in the development of ventricular hypertrophy of RVH rats.

Hypertension;Renovascular;Left ventricular hypertrophy;Reactive Oxygen Species

100700北京軍區(qū)總醫(yī)院心內(nèi)科(束長城 魏萬林);總參第 51研究所門診部(束長城);武警總醫(yī)院南樓二科(高進)

魏萬林 Emal:wei_wanlin@126.com