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        不同年齡自發(fā)性高血壓大鼠血漿和心室肌AngⅡ及心室肌ATR表達*

        2019-07-18 11:59:08張軍波呂穎韓穩(wěn)琦劉仲偉潘軍強王軍奎
        關(guān)鍵詞:心室線粒體纖維化

        張軍波, 呂穎, 韓穩(wěn)琦, 劉仲偉, 潘軍強, 王軍奎

        (1.西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院 周圍血管科, 陜西 西安 710061; 2.陜西省人民醫(yī)院&西安交通大學(xué)第三附屬醫(yī)院 心內(nèi)科, 陜西 西安 710068)

        流行病學(xué)研究表明,高血壓是一種年齡相關(guān)疾病,除引起血壓升高外,還會導(dǎo)致左心室重構(gòu)等靶器官損害,高血壓與左心室肥厚(left ventricular hypertension,LVH)均是心血管疾病發(fā)病和死亡的主要危險因素[1]。在心血管系統(tǒng),循環(huán)血液及局部組織中均存在腎素-血管緊張素系統(tǒng)(renin-angiotensin system,RAS),有證據(jù)表明局部RAS較循環(huán)RAS對高血壓發(fā)生、發(fā)展及其靶器官損害有著更為重要的作用。血管緊張素Ⅱ(angiotensin Ⅱ,AngⅡ)是血管局部RAS中最主要的效應(yīng)活性肽,主要通過2個血管緊張素受體(angiotensin receptor,ATR)亞型【 Ⅰ型(angiotensin receptor-1,AT1)和Ⅱ型(angiotensin receptor-1,AT2)】發(fā)揮作用。AngⅡ與AT1結(jié)合后,主要發(fā)揮血管收縮和促醛固酮分泌的作用,還能刺激產(chǎn)生細胞因子,促進細胞增殖、促纖維化和促炎癥反應(yīng);AT2的作用與AT1相反,過度表達的AT2起著對抗AT1介導(dǎo)的生物效應(yīng),包括血管舒張、抑制增殖等[3]。ATR在線粒體、細胞核或細胞膜的相對表達,決定了局部RAS激活后的病理生理效應(yīng)[4]。本研究通過探析不同年齡自發(fā)性高血壓大鼠(spontaneously hypertensive rats,SHR)心肌局部AT1、AT2及二者比例與心肌結(jié)構(gòu)重塑的關(guān)系,從而為老年高血壓患者心肌肥厚的治療提供理論基礎(chǔ)。

        1 材料與方法

        1.1 實驗動物及試劑儀器

        60只雄性SHR大鼠(第四軍醫(yī)大學(xué)動物實驗中心提供)均分為幼年組(7周齡)、成年組(26周齡)及老年組(51周齡),每組各20只。AT1及AT2一抗由美國ADI4生物制劑公司生產(chǎn),SA1022即用型兔二抗SABC免疫純化試劑盒為武漢博士德生物工程有限公司生產(chǎn),DAB顯色試劑盒購自武漢博士德生物工程有限公司;其余試劑均為國產(chǎn)分析純級。儀器RBP-I 型大鼠血壓心率測定儀由中日友好醫(yī)院臨床研究所生產(chǎn),QWin550CW圖像系統(tǒng)由德國萊卡公司生產(chǎn)。

        1.2 方法

        1.2.1循環(huán)血漿中AngⅡ濃度測定 所有大鼠自由飲水,每12 h光暗循環(huán)1次,溫度18~25 ℃,濕度45%~65%,氨濃度<20 mg/L,換氣量為1.27 m/h。各組SHR大鼠預(yù)適應(yīng)飼養(yǎng)1周,稱取體質(zhì)量(Body Mass,BM),苯巴比妥鈉(50 mg/kg)麻醉后從腹主動脈抽取血液4~5 mL至試管中,4 ℃ 3 000 r/min離心10 min后取上層血漿,-70 ℃冰箱保存;取0.5 g心肌低溫勻漿后,4 ℃ 3 000 r/min離心10 min;ELISA法測以上樣品中AngII含量,雙孔法取平均值。

        1.2.2心室肌標本的取材及膠原纖維和ATR的檢測 4%多聚甲醛灌注取材,取左心室固定24 h,石蠟包埋切片,Mallory染色觀察膠原纖維,免疫組化SABC法(一抗1∶50,二抗1∶200)測定AT1和AT2表達。采用QWin550CW圖像系統(tǒng)進行采集與分析,測Mallory染色下藍色膠原纖維的累積光密度值(integral optical density,IOD)。對于免疫組化SABC法染色,測定的ATR蛋白表達水平以每個視野的陽性物質(zhì)的灰度值(gray density,GD)表示,在高倍鏡下選3個視野,測定每個視野的陽性物質(zhì)的GD。

        1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

        2 結(jié)果

        2.1 血漿及心室肌局部AngⅡ

        3組SHR大鼠循環(huán)血漿AngⅡ含量隨年齡增加而升高,但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),心室肌勻漿AngⅡ含量隨年齡增加而升高,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01),見表1。

        表1 各組SHR大鼠血漿及心室肌組織AngⅡ的表達Tab.1 Plasma and the myocardial tissue AngⅡ expression of three groups SHR

        (1)與幼年組比較,P<0.01;(2)與成年組比較,P<0.01

        2.2 心肌纖維化

        3組SHR大鼠心肌IOD(IOD的大小與纖維化程度正相關(guān))隨年齡增加而增加,老年組(348±27)>成年組(163±18)>幼年組(90±20),差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01);且心肌膠原纖維沉積隨年齡增加而明顯增加,尤其在老年組;見圖1。老年組Mallory染色可見心肌組織間冠狀動脈中膜增厚、纖維化,管腔變小,見圖2。

        幼年組 成年組 老年組注:紅色為心肌細胞,藍色為膠原纖維沉積圖1 各組SHR大鼠心室肌組織形態(tài)學(xué)結(jié)果(Mallory染色,×100)Fig.1 Myocardial Histology of three SHR groups

        圖2 老年組SHR心肌內(nèi)冠狀動脈重構(gòu)(Mallory染色,×100)Fig.2 Myocardial coronary remodeling in the elderly group

        2.3 心肌ATR表達

        免疫組化及蘇木素復(fù)染圖片中,圖像顏色越深,代表蛋白表達量越高,而GD值也越小。結(jié)果提示AT1及AT2在各年齡組的表達有差異:左室心肌中AT1的GD值隨年齡增加而降低,GD值在幼年組均高于成年及老年組(P<0.05,或<0.01),成年組高于老年組(P<0.05),AT2的GD隨年齡的增加而增加,幼年組均低于成年及老年組(P<0.05),成年組與老年組比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05);老年組和成年組的AT1/AT2值均低于幼年組(P<0.01),但成年組大鼠與老年組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),見表2和圖3。

        表2 各組SHR心肌ATR表達Tab.2 Comparison of IOD value of Mallory staining in three SHR groups

        與幼年組比較,(1)P<0.05,(2)P<0.01;(3)與成年組比較,P<0.05

        注:A、D為幼年組, B、 E為成年組, C 、F為老年組;A、B、C為AT1,D、E、F為AT2,圖象顏色深度越淺,表示蛋白的表達越少圖3 各組SHR大鼠心室肌細胞AT1及AT2表達(蘇木素染色,×100) Fig.3 Expression of AT1 and AT2 in cardiomyocytes in all groups

        3 討論

        本課題組前期研究發(fā)現(xiàn),高鹽負荷能顯著增加心肌、主動脈及腸系膜上動脈壁局部AT1和AT2表達,在血管中以中等直徑的腸系膜上動脈壁改變較為顯著[5-6],血管局部的AT1和AT2也隨著年齡增加有一定的改變[7]。本研究發(fā)現(xiàn)老年組SHR大鼠心室肌纖維化增加,血漿AngⅡ含量隨年齡增高無明顯變化,心肌勻漿中AngⅡ含量隨年齡增加而升高,提示局部RAS表達改變對于心肌纖維化的作用可能較循環(huán)RAS更為重要。

        30 d和100 d Ren-2轉(zhuǎn)基因大鼠腹腔注射抗AT1藥物,除降壓作用外,還可減少心肌肥厚,大幅度改善血管緊張素依賴性血管收縮[8]。線粒體對所有組織代謝和細胞凋亡起到關(guān)鍵作用,特別是在老齡化過程中,已有報道在腎皮質(zhì)、心肌細胞的線粒體中存在AT1,幼齡動物線粒體AT1水平很低,隨著年齡增長其在核及線粒體表達顯著增加[9]。

        AT2在大鼠心肌細胞線粒體膜高表達[10],并在胚胎期高表達,出生后迅速下降;在高血壓等病理狀態(tài)下,成年大鼠局部心肌AT2的增高可能繼發(fā)于AT1的增高,發(fā)揮一定的代償作用。相較AT1,線粒體中AT2表達隨年齡增長逐步降低。與本研究相似,Gwathmey等[9]發(fā)現(xiàn)年輕大鼠腎細胞中AT2占ATR的80%,隨著年齡的增加,AT1占85%,線粒體中AT2隨年齡增加而減少,長期服用血管緊張素受體拮抗劑后可以在體內(nèi)恢復(fù)二者平衡,增加線粒體AT2表達。

        心臟中成纖維細胞約占到心肌結(jié)構(gòu)的2/3,心肌的細胞外基質(zhì)主要由Ⅰ型和Ⅲ型膠原組成,尤其是前者占心肌間質(zhì)總膠原比重超過80%。心肌纖維化是心臟老化的一個重要特征,心肌間質(zhì)纖維化會引發(fā)心肌結(jié)構(gòu)紊亂、僵硬度增加、心臟順應(yīng)性降低、心律失常發(fā)生率增高,是心肌異常僵硬的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[11]。一些臨床研究已證實,高血壓患者除心肌重構(gòu)外,心肌內(nèi)小的冠狀動脈也發(fā)生了結(jié)構(gòu)重構(gòu),中膜厚度/管腔比率增大和纖維化[12]。纖維化亦是高血壓患者冠脈血管舒張能力受到損害的主要因素。

        因GD值與心肌細胞圖象顏色深度呈反相關(guān),因此本研究中AT1表達隨年齡增加而升高,AT2表達隨年齡增加而降低,導(dǎo)致AT1/AT2比值持續(xù)變小,同時心肌膠原纖維沉積明顯增加,尤其是老年組。中年組與老年組AT2無進一步減少,甚至有增加的趨勢,可能與血壓和局部AngⅡ增加將上調(diào)AT2的表達有關(guān)[13]。此外,一系列體外實驗顯示,局部RAS對心肌存在獨立于血壓外的重構(gòu)作用,組織纖維化發(fā)生可不依賴于血壓升高[14]。成纖維細胞的激活與增生是導(dǎo)致年齡增長過程中轉(zhuǎn)化生長因子β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)過度表達和膠原沉積的原因[15],AngⅡ和TGF-β1增加抑制了基質(zhì)金屬蛋白酶活性,刺激蛋白酶抑制劑的表達,導(dǎo)致膠原纖維的降解減少,促使心肌纖維化[11]。

        綜上所述,本研究結(jié)果顯示心肌局部AT1、AT2及二者比例的改變可能是由于年齡增長導(dǎo)致心肌重塑、膠原沉積的機制之一,提示防治高血壓年齡增加過程中的心肌纖維化對維持正常心臟結(jié)構(gòu)具有重要的意義。

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