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目前高血壓的治療,仍以藥物治療為主,非藥物治療為輔[1]。高血壓的藥物治療主要有利尿劑、β腎上腺素能受體阻滯劑、鈣離子通道阻滯劑(CCB)、血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑(ACEI)與血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)受體阻滯劑(ARB)[2]。諸多藥物中,臨床醫(yī)生面臨著藥物的選擇問(wèn)題。自1994 年第一個(gè)ARB氯沙坦應(yīng)用于臨床以來(lái),對(duì)ARB 的認(rèn)識(shí)也不斷提升,ARB 類(lèi)降壓藥是一種長(zhǎng)效、平穩(wěn)、強(qiáng)效的降壓藥,通過(guò)選擇性阻斷AngⅡ與AngⅡ1型受體(AT1R)結(jié)合發(fā)揮其降壓及保護(hù)靶器官的作用,在逆轉(zhuǎn)心室重構(gòu)方面有著積極的作用[3-5],在心血管疾病的治療中得到越來(lái)越多臨床醫(yī)生的重視。本實(shí)驗(yàn)使用4種ARB 類(lèi)藥物(氯沙坦、纈沙坦、替米沙坦、厄貝沙坦)對(duì)實(shí)驗(yàn)性腎血管性高血壓大鼠進(jìn)行干預(yù),從整體、器官、細(xì)胞和分子水平4個(gè)層面來(lái)對(duì)比研究不同ARB類(lèi)藥物對(duì)腎血管性高血壓大鼠心肌的保護(hù)作用,了解ARB 類(lèi)藥物在改善左室重構(gòu)方面有無(wú)類(lèi)效應(yīng),并初步探討核因子-κB(NF-κB)的表達(dá)在高血壓左室重構(gòu)發(fā)生發(fā)展中的作用。
1.1 實(shí)驗(yàn)材料
1.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑 氯沙坦,杭州默沙東制藥有限公司(50 mg);替米沙坦,上海勃林格殷格翰藥業(yè)有限公司(80 mg);厄貝沙坦,杭州賽諾菲安萬(wàn)特民生制藥有限公司(150 mg);纈沙坦,北京諾華制藥有限公司(80 mg);NF-κB兔單克隆抗體,北京博奧森生物技術(shù)有限公司;膠原Ⅰ、膠原Ⅲ單克隆抗體,武漢博士德生物工程公司;SP試劑盒,武漢博士德生物工程公司;DAB 顯色試劑,武漢博士德生物工程公司;4%多聚甲醛,我院配制。
1.1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 健康雄性SD大鼠56只,體重261 g±12 g,由我院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供。將動(dòng)物分別放置在16個(gè)籠子,每個(gè)籠子放4只大鼠,并將其放在標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)房進(jìn)行喂養(yǎng),溫度保持在22 ℃,與此同時(shí)給予一定的光照,并進(jìn)行常規(guī)的喂養(yǎng),飲水自由。
1.2 方法
1.2.1 分組方法 建立高血壓動(dòng)物模型并進(jìn)行分組處理。56只大鼠隨機(jī)分為空白對(duì)照組(n=8)、假手術(shù)組(n=8)及模型組(n=40),適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后,模型組采用改良的二腎一夾(2K1C)的方法建造腎血管性高血壓大鼠模型,模型建立成功后,隨機(jī)分為4個(gè)治療組(n=8)及1個(gè)模型對(duì)照(手術(shù))組(n=8)。
1.2.2 模型建立方法 模型以改良的二腎一夾方法建立。4個(gè)治療組及模型對(duì)照組給予1%的戊巴比妥鈉,然后根據(jù)40 mg/kg的含量向大鼠腹腔內(nèi)部注射進(jìn)行麻醉處理,等動(dòng)物完全麻醉以后,即肌肉的張力以及角膜反射等全部消失為止,讓大鼠處于仰臥位,固定到手術(shù)臺(tái)上。將其腹部皮膚的毛全部剪掉,并使用碘伏進(jìn)行消毒、鋪巾處理,然后在腹部正中左側(cè)做一個(gè)切口,離劍突1 cm左右,切口長(zhǎng)度4 cm,將腹腔打開(kāi),分離臟器,找到腹主動(dòng)脈以及腹主靜脈的位置,在腎動(dòng)脈的分支部位使用玻璃分針將腎動(dòng)脈分離出來(lái),使用4號(hào)針頭進(jìn)行穿線結(jié)扎,引起腎動(dòng)脈部位狹窄。經(jīng)過(guò)消毒處理以后,每只肌肉注射青霉素4×104U,持續(xù)用藥1周。手術(shù)完成后,動(dòng)物置保溫箱中進(jìn)行加熱處理,蘇醒過(guò)后放到普通籠子中,禁食禁水1 d。動(dòng)物恢復(fù)正常排尿以后,才可以正常飲食飲水。假手術(shù)組給予1%的戊巴比妥鈉按照40 mg/kg麻醉大鼠,待動(dòng)物麻醉完全后在無(wú)菌條件下給予手術(shù),只剝離腎動(dòng)脈,不結(jié)扎,術(shù)后給予青霉素4×104U腹腔注射,待動(dòng)物清醒后,稍微加熱些許時(shí)間,然后單獨(dú)放置,禁水禁食24 h,進(jìn)行觀察。手術(shù)后4周,每周測(cè)量清醒狀態(tài)下大鼠動(dòng)脈收縮壓,如果其收縮壓高于術(shù)前30mmHg(1mmHg=0.133 kPa),并且大于150 mmHg認(rèn)為造模成功。
1.2.3 干預(yù)方法 建模后大鼠藥物干預(yù)方法:各治療組按照藥品說(shuō)明書(shū)推薦的臨床使用劑量分別給予氯沙坦(30 mg/kg)、纈沙坦(30 mg/kg)、替米沙坦(30 mg/kg)、厄貝沙坦(50 mg/kg)灌胃;對(duì)假手術(shù)組、空白對(duì)照組以及模型對(duì)照組進(jìn)行生理鹽水灌胃處理,每日1次。
1.3 觀察指標(biāo) 比較各組大鼠心肌組織病理及結(jié)構(gòu)變化,觀察血壓、心臟指數(shù)、左心室指數(shù)及NF-κB、Ⅰ型膠原和Ⅲ 型膠原的表達(dá)。①每周測(cè)量1次清醒安靜狀態(tài)下大鼠尾動(dòng)脈收縮壓。②測(cè)定左心室指數(shù)及心臟指數(shù):給藥8周后,術(shù)前禁食12 h,每只大鼠稱取體重(BW)后,采用1%的戊巴比妥鈉按照40 mg/kg的標(biāo)準(zhǔn)腹腔注射麻醉,解剖后迅速取出心臟,投入4 ℃冰磷酸鹽緩沖溶液(PBS)中,使離體心臟收縮3個(gè)或4個(gè)心動(dòng)周期,射出左心室內(nèi)殘余血液,稱心臟的重量(HW),然后沿房室交界處去除左右心房及大血管,去除右心室游離壁,吸水紙吸干殘余水分,將左心室進(jìn)行稱重(LVW),HW/BW表示心臟指數(shù),LVW/BW表示左心室指數(shù)。③選取一部分左心室心肌,通過(guò)濃度為4%的多聚甲醛進(jìn)行固定處理,部分心肌組織-70 ℃低溫冰箱保存,使用常規(guī)的HE法染色處理,在光鏡下觀察心肌細(xì)胞以及間質(zhì)的變化。④采用SP免疫組化法檢測(cè)心肌組織中NF-κB、Ⅰ型膠原及Ⅲ型膠原的表達(dá)。
2.1 各組大鼠心肌組織病理及結(jié)構(gòu)變化 空白對(duì)照組:心肌纖維走行沒(méi)有異常并且排列非常整齊,心肌細(xì)胞的細(xì)胞核為圓形,位于細(xì)胞的正中央位置,心肌的間質(zhì)以及微血管等結(jié)構(gòu)都基本正常。假手術(shù)組:心肌排列緊密,纖維組織無(wú)增生,血管內(nèi)皮完好,心肌細(xì)胞核呈圓形或橢圓形,居細(xì)胞中央。模型對(duì)照組:心肌纖維組織增生,心肌扭曲斷裂、纖細(xì),細(xì)胞萎縮、水腫,心肌細(xì)胞灶樣壞死,部分心肌纖維消失,淋巴細(xì)胞等炎性細(xì)胞浸潤(rùn),纖維細(xì)胞增生,黏液樣變性,心肌毛細(xì)血管增多,管腔狹窄,管壁增厚。氯沙坦組:心肌間質(zhì)纖維增生,肌纖維排列較緊密,心肌組織部分?jǐn)嗔眩募±w維變細(xì),血管外可見(jiàn)外膜增生,心肌纖細(xì),少量淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)。替米沙坦組:可見(jiàn)肌纖維斷裂,血管外滲出,小灶樣纖維壞死,血管外可見(jiàn)纖維點(diǎn)狀增生,內(nèi)膜下纖維增生,少量淋巴細(xì)胞。纈沙坦組:心肌細(xì)胞水腫明顯,少量纖維細(xì)胞增生,血管內(nèi)膜增生,組織充血,肌纖維排列較稀疏,少量纖維組織變性。厄貝沙坦組:心肌組織充血水腫,血管周?chē)倭坷w維化,淋巴細(xì)胞浸潤(rùn),內(nèi)膜下纖維組織增生,蛋白沉積和肌纖維斷裂,排列不齊,心肌組織可見(jiàn)點(diǎn)狀缺血壞死,纖維組織增生。詳見(jiàn)圖1。
圖1 心肌組織HE 染色(×200)
2.2 各組大鼠血壓、心臟指數(shù)、左心室指數(shù)比較 模型對(duì)照組與空白對(duì)照組比較,心臟指數(shù)及左心室指數(shù)均增高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),提示左心室負(fù)荷加重。假手術(shù)組與空白對(duì)照組比較,血壓、心臟指數(shù)及左心室指數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。假手術(shù)組與模型對(duì)照組比較,血壓、心臟指數(shù)及心室指數(shù)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),說(shuō)明大鼠血壓升高是大鼠腎動(dòng)脈部分狹窄所致。各治療組與模型對(duì)照組比較,用藥8周血壓、心臟指數(shù)、左心室指數(shù)均降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。用藥8 周后,厄貝沙坦組較其他組血壓下降明顯,降壓效果最好(P<0.05);氯沙坦組用藥后血壓高于其他3組,降壓效果稍差(P<0.05);氯沙坦組心臟指數(shù)、左心室指數(shù)高于厄貝沙坦、替米沙坦、纈沙坦組(P<0.05)。詳見(jiàn)表1。
表1 各組血壓、心臟指數(shù)及左心室指數(shù)比較(±s)
2.3 各組大鼠 NF-κB、Ⅰ型膠原和Ⅲ型膠原表達(dá)的比較 模型對(duì)照組與空白對(duì)照組比較,實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)NF-κB、Ⅰ型膠原、Ⅲ型膠原的表達(dá)明顯增高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。假手術(shù)組與空白對(duì)照組比較,NF-κB、Ⅰ型膠原、Ⅲ型膠原差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。假手術(shù)組與模型對(duì)照組比較,NF-κB、Ⅰ型膠原、Ⅲ型膠原表達(dá)明顯降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。厄貝沙坦組、纈紗坦組、替米沙坦組、氯沙坦組與模型對(duì)照組比較,NF-κB、Ⅰ型膠原、Ⅲ型膠原的表達(dá)明顯降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。4個(gè)治療組用藥8 周后組間比較:氯沙坦組NF-κB的表達(dá)高于厄貝沙坦組、替米沙坦組以及纈沙坦組(P<0.05),而厄貝沙坦組、替米沙坦組、纈沙坦組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);Ⅰ型膠原、Ⅲ型膠原的表達(dá)各用藥組之間比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。詳見(jiàn)表2。
表2 各組NF-κB、Ⅰ型、Ⅲ型膠原表達(dá)比較(±s) ng/mL
近年來(lái)的研究證明,心室重構(gòu)與高血壓病的預(yù)后密切相關(guān),而左室肥厚為左室重構(gòu)的一種表現(xiàn)形式,是一個(gè)獨(dú)立的危險(xiǎn)因素[6]。在諸多高血壓治療藥物中,降壓本身的效果都可以改善由高血壓引起的左室負(fù)荷過(guò)重,進(jìn)而阻止左室重構(gòu)的發(fā)展。ARB類(lèi)藥物在降壓的同時(shí),其自身的藥物作用機(jī)制本身也可對(duì)左室重構(gòu)起到保護(hù)作用。對(duì)于高血壓發(fā)病以及靶器官受損的病人來(lái)說(shuō),腎素血管緊張素系統(tǒng)具有非常重要的作用。AngⅡ?qū)儆谠撓到y(tǒng)中一個(gè)非常重要的效應(yīng)因子[7]。AngⅡ1 型受體屬于作用于靶細(xì)胞的公共通路,主要是用來(lái)進(jìn)行腎素-血管緊張素系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。血管緊張素的血流動(dòng)力學(xué)以及非血流動(dòng)力學(xué)作用有很多,如影響水電解質(zhì)平衡、提高血壓以及對(duì)心血管系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響等,這些均被證實(shí)為AngⅡ1型受體被AngⅡ激活后的主要效應(yīng)[8]。AngⅡ1型受體能夠?qū)ψ笮氖业闹貥?gòu)產(chǎn)生很多作用,如能夠造成左心室的心肌細(xì)胞肥大并且出現(xiàn)間質(zhì)重塑的現(xiàn)象。根據(jù)相關(guān)報(bào)道,不管是在體內(nèi)還是體外進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng),血管緊張素都能夠造成小鼠以及成年大鼠或者人的心肌間質(zhì)出現(xiàn)纖維細(xì)胞增殖,并且還會(huì)產(chǎn)生大量的膠原蛋白,甚至可以使膠原蛋白的成分發(fā)生變化,尤其是增加Ⅰ型膠原蛋白[9]。除此之外,還能夠?qū)δz原蛋白的降解產(chǎn)生一定的抑制作用,最終會(huì)造成左心室出現(xiàn)僵硬以及舒張功能下降的現(xiàn)象[10]。本研究發(fā)現(xiàn)高血壓大鼠心臟指數(shù)增高,Ⅰ型膠原、Ⅲ型膠原蛋白的表達(dá)也明顯增高,說(shuō)明存在左室負(fù)荷加重,有左室重構(gòu)發(fā)生的跡象。治療組大鼠經(jīng)ARB類(lèi)藥物干預(yù)后,心臟指數(shù)、Ⅰ型膠原和Ⅲ型膠原蛋白的表達(dá)較模型對(duì)照組均明顯減少。表明4種ARB類(lèi)藥物對(duì)高血壓大鼠左室重構(gòu)均有不同程度的改善。
近年來(lái)的研究認(rèn)為NF-κB在炎癥反應(yīng)過(guò)程中起著重要的作用,故推測(cè)其可能在高血壓病理過(guò)程中亦起重要作用[11]。對(duì)于很多的炎性細(xì)胞因子來(lái)說(shuō),NF-κB是其共同的通路,在介導(dǎo)各種炎性因子合成的過(guò)程中發(fā)揮著非常重要的作用[12]。其與炎癥細(xì)胞因子的相互作用有:NF-κB活化后,可增強(qiáng)腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素-3(IL-3)、白細(xì)胞介素-1(IL-1)等炎性細(xì)胞因子的基因轉(zhuǎn)錄,使TNF-α、IL-1、IL-3產(chǎn)生和釋放增多,同樣,炎性細(xì)胞因子也能反過(guò)來(lái)激活NF-κB的活性,進(jìn)而使得TNF-α和白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)再次激活NF-κB;NF-κB活化后還可使白細(xì)胞介素-6(IL-6)和白細(xì)胞介素-8(IL-8)產(chǎn)生和釋放增多,導(dǎo)致最初的炎癥信號(hào)進(jìn)一步放大。如果血管緊張素和其他受體相結(jié)合,就會(huì)引起循環(huán)中NF-κB被迅速地激活,并且能夠?qū)F-κB產(chǎn)生一定的刺激,使其表達(dá)增加,最終造成炎性因子的表達(dá)升高,如IL-6、TNF-α等[13]。ARB類(lèi)藥阻斷了AngⅡ與受體結(jié)合,進(jìn)而阻斷了其引起的炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)增加,同時(shí)抑制其收縮血管與刺激腎上腺素釋放醛固酮作用的機(jī)制,達(dá)到控制血壓、保護(hù)心血管系統(tǒng)的作用。本研究顯示,NF-κB的表達(dá)在各治療組大鼠的心肌組織中較模型對(duì)照組下降,可以推斷ARB類(lèi)藥物的作用機(jī)制中,其中某一環(huán)節(jié)對(duì)NF-κB起到了抑制作用。NF-κB的表達(dá)被抑制減少了炎性細(xì)胞因子的合成與分泌,對(duì)降低血壓同樣也起到了一定的作用。
左室重構(gòu)表現(xiàn)為左心室的負(fù)荷加重,進(jìn)而導(dǎo)致心肌做功增加,初期為代償性,隨著病情的惡化,轉(zhuǎn)為失代償狀態(tài),可引起心肌細(xì)胞的肥大,同時(shí)還會(huì)伴有重量增加以及間質(zhì)纖維的增生。通過(guò)細(xì)胞以及分子水平的分析可以得知,大體上可以分為3個(gè)環(huán)節(jié),分別是細(xì)胞外的信號(hào)刺激、細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及細(xì)胞核內(nèi)部的基因轉(zhuǎn)錄活化。本質(zhì)都是肥大細(xì)胞產(chǎn)生刺激信號(hào),并對(duì)細(xì)胞核內(nèi)的基因表達(dá)產(chǎn)生誘導(dǎo)作用。此外,細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路屬于細(xì)胞外刺激以及細(xì)胞核內(nèi)的基因活化的偶聯(lián)環(huán)節(jié),具有非常重要的作用[14]。本實(shí)驗(yàn)中,模型對(duì)照組中NF-κB陽(yáng)性表達(dá)明顯高于各個(gè)治療組,可以推斷ARB類(lèi)藥物抑制了心肌組織中NF-κB的激活,宏觀上可以解釋為ARB類(lèi)藥物可以作為NF-κB的抑制劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,各個(gè)治療組NF-κB的表達(dá)較模型對(duì)照組明顯降低,大鼠的血壓、心臟指數(shù)、左心室指數(shù)、Ⅰ型膠原、 Ⅲ型膠原含量均低于模型對(duì)照組。考慮ARB 類(lèi)藥物改善左心室的重構(gòu)主要包括以下幾方面的內(nèi)容:①逐漸降低壓力負(fù)荷以及心肌局部血管緊張素的含量。由于壓力負(fù)荷的不斷下降,能夠減輕心肌肥厚,但這不是主要的原因。Rysa[15]研究發(fā)現(xiàn),采用除去血管緊張素以外的肼屈嗪、利血平和氫氯噻嗪的三聯(lián)降壓治療方法能夠降低血壓,并且對(duì)心肌肥厚減輕的程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于腎素特異性抑制劑的作用,這說(shuō)明降壓治療具有一定的意義,但是非壓力負(fù)荷容易導(dǎo)致心肌肥厚,這一點(diǎn)是必須要注意的;②降低炎癥反應(yīng)。NF-κB 活化后,可增加炎性細(xì)胞因子的合成,炎性細(xì)胞因子在高血壓的發(fā)生、發(fā)展中起著重要作用,高血壓的發(fā)生又使得左心室負(fù)荷加重,促進(jìn)左心室重構(gòu)的發(fā)生,環(huán)環(huán)相扣。由于ARB 類(lèi)藥物可以顯著抑制NF-κB 的活性,從而降低炎癥因子的表達(dá),最終使得心肌肥厚的程度不斷下降。這與Rysa[15]的研究相似,表明ARB類(lèi)藥物對(duì)于降低血壓以及逆轉(zhuǎn)左心室重構(gòu)方面有著非常重要的作用。表明對(duì)NF-κB 的激活進(jìn)行干預(yù),很有可能成為治療高血壓心室重構(gòu)的新靶點(diǎn)。
ARB類(lèi)藥物結(jié)構(gòu)存在很大的差異,可以分為3類(lèi)。①三苯四咪類(lèi):以氯沙坦為代表,是一種前體藥物,能夠在肝臟中進(jìn)行逆轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)換成為活性的代謝產(chǎn)物EXP3174,然后可以對(duì)血管緊張素的Ⅰ型受體進(jìn)行選擇性阻斷并不斷地發(fā)揮作用。此外,依貝沙坦、坎地沙坦以及他所沙坦也屬這類(lèi)藥物;②非三苯四咪喹類(lèi):以依普羅沙坦、厄貝沙坦、替米沙坦為代表,本身即為活性物質(zhì),不需要生物學(xué)轉(zhuǎn)換;③非雜環(huán)類(lèi):以纈沙坦為代表,不是前體藥,能夠直接作用于受體并發(fā)揮相應(yīng)的作用。所謂的類(lèi)效應(yīng),至今為止還沒(méi)有科學(xué)的、臨床甚至是管理上的定義。因?yàn)闆](méi)有形成一致的結(jié)論,目前存在很多的解釋。每種藥物都有很多的機(jī)制,如果這些藥物的作用機(jī)制相同,就屬于同一類(lèi)藥物。從某一角度來(lái)說(shuō),可以認(rèn)為ARB類(lèi)藥物可通過(guò)降低NF-κB的表達(dá)來(lái)改善心室重構(gòu)的過(guò)程,雖然功能基團(tuán)不同,但具有相似的作用機(jī)制,故可以認(rèn)為在此方面具有類(lèi)效應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)推斷ARB類(lèi)藥物可以作為NF-κB的抑制劑,心血管疾病如高血壓、冠心病、心力衰竭、心肌病等多種常見(jiàn)病,ARB類(lèi)藥物均能起到很好的治療作用。本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^(guò)ARB類(lèi)藥物在高血壓中的治療,從逆轉(zhuǎn)心室重構(gòu)方面的研究入手,探討4種ARB類(lèi)藥物之間是否存在類(lèi)效應(yīng)的作用,并進(jìn)一步為NF-κB的表達(dá)在高血壓心室重構(gòu)發(fā)生發(fā)展中的作用尋找理論依據(jù)。