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背景和目的:心血管疾病是全球范围内人类的第一死因。而心肌纤维化是多种心血管疾病(如心肌梗死、高血压等)的病理基础,它是心肌重构的关键病理特征和重要形成原因。已有研究证实促红细胞生成素(erythropoietin,EPO)能够通过抑制心肌纤维化而起到保护心肌的作用,但是其具体作用机制尚不清楚。本研究欲探讨EPO拮抗心肌纤维化的具体机制,为心肌重构和心肌纤维化的临床防治提供新思路、新靶点和新方向,为EPO在心血管疾病中的应用提供更多的理论依据。方法:250-300g健康成年SD雄性大鼠30只,随机分成五组:对照组(Control)、腹主动脉缩窄动物模型组(AAC)、EPO过表达组(AAC+EPO)EPO和TLR4共过表达组(AAC+EPO+TLR4)和PI3K抑制剂组(AAC+EPO+LY294002)。AAC组大鼠行腹主动脉缩窄手术;AAC+EPO组大鼠行腹主动脉缩窄手术后通过心肌内注射感染EPO慢病毒;AAC+EPO+TLR4组大鼠行腹主动脉缩窄手术后通过心肌内注射同时感染EPO和TLR4慢病毒;AAC+EPO+LY294002组行腹主动脉缩窄手术后通过心肌内注射感染EPO慢病毒,并连续腹腔注射LY294002一个月;Control组不行腹主动脉缩窄但行同样切口并缝合,心肌内注射等量生理盐水;各组大鼠均在8周后处死取材。苏木精-伊红(HE)和Masson染色观察大鼠心肌组织病理变化;qPCR用于检测大鼠心肌组织中PI3K、Akt1和TLR4的mRNA水平;Western blotting用于检测大鼠心肌组织中PI3K、p-Akt、TLR4、TGF-β1、MMP-2和MMP-9等蛋白表达水平;免疫荧光用于观察大鼠心肌组织中TLR4、TGF-β1、TNF-α、MMP-2和MMP-9的表达水平;酶联免疫检测法检测大鼠血清中TGF-β1、TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-17A等各项生化指标变化。结果:1、HE染色结果显示,与Control组相比,AAC组心肌细胞直径增大,心肌纤维束较宽大,肌纤维间疏松水肿,间隙增宽,AAC+EPO组与AAC组相比心肌损伤较轻,AAC+EPO+TLR4组与AAC+EPO+LY294002组和AAC+EPO组相比,心肌损伤明显加重。Masson染色结果显示,与Control组相比,AAC组心肌细胞肥大,心肌纤维排列紊乱,胶原沉积严重,而AAC+EPO组心肌细胞相对于AAC组,心肌纤维排列较整齐,胶原沉积较轻;AAC+EPO+TLR4组和AAC+EPO+LY294002组与AAC+EPO组相比,心肌纤维排列明显紊乱,胶原沉积明显加重。2、qPCR结果显示,与Control组相比,AAC组TLR4 mRNA水平显著上调,PI3K、Akt1的mRNA水平则显著下降(P<0.05);AAC+EPO组较AAC组TLR4的mRNA表达水平显著下调,PI3K、Akt1表达水平显著上调(P<0.05);AAC+EPO+TLR4组较AAC+EPO组TLR4的mRNA表达量上调(P<0.05),AAC+EPO+LY294002组较AAC+EPO组TLR4 mRNA表达量上调,PI3K、Akt1 mRNA水平则显著下降(P<0.05)。3、Western blotting结果显示,与Control组相比,AAC组TLR4、TGF-β1、MMP-2、MMP-9蛋白表达量显著上调,PI3K、p-Akt表达水平则显著下降(P<0.05);AAC+EPO组较AAC组TLR4、TGF-β1、MMP-2、MMP-9蛋白表达量显著下调,PI3K、p-Akt表达水平显著上调(P<0.05);AAC+EPO+TLR4组较AAC+EPO组TLR4、TGF-β1、MMP-2和MMP-9蛋白表达量上调(P<0.05),AAC+EPO+LY294002组较AAC+EPO组TLR4、TGF-β1、MMP-2、MMP-9蛋白表达量上调,PI3K、p-Akt表达水平则显著下降(P<0.05)。4、免疫荧光染色结果显示,与Control组相比,AAC组TLR4、TGF-β1、TNF-α、MMP-2、MMP-9蛋白表达量显著上调(P<0.05);AAC+EPO组较AAC组TLR4、TGF-β1、TNF-α、MMP-2、MMP-9蛋白表达量显著下调(P<0.05),AAC+EPO+TLR4组和AAC+EPO+LY294002组较AAC+EPO组TLR4、TGF-β1、TNF-α、MMP-2、MMP-9蛋白表达量显著上调(P<0.05)。5、ELISA检测结果显示,与Control组相比,AAC组大鼠血清中TGF-β1、TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-17A等浓度显著增加(P<0.05),AAC+EPO组较AAC组显著降低(P<0.05),而AAC+EPO+TLR4组和AAC+EPO+LY294002组较AAC+EPO组显著增加(P<0.05)。结论:1、EPO能够显著抑制心肌纤维化,改善心肌重构,与其能够抑制炎症因子的表达关系密切;2、EPO发挥抗心肌纤维化的作用可能是由TLR4介导参与的;3、EPO可能是通过PI3K/Akt信号通路,下调TLR4的表达,进而减少TGF-β1、IL-1β、IL-6、IL-17A和TNF-α等炎症因子的表达,发挥抗心肌纤维化作用的。