辛伐他汀对野百合碱诱导大鼠肺动脉高压的作用及机制研究

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[背景]肺动脉高压(pulmonary hypertension,PH)是由一组异源性疾病引起的以肺血管阻力持续性增加和肺循环高压为特征的病理生理综合征,病变进行性发展可发生右心衰竭而死亡,是严重的具有潜在破坏力的慢性肺循环疾病。近年研究认为炎症和免疫失衡在PH发生发展中起重要作用。辛伐他汀是羟甲戊二酰辅酶A(HMG- CoA)还原酶的抑制剂,具有抗炎、免疫调节等多重心血管保护效应。本研究拟通过野百合碱诱导肺动脉高压的大鼠模型,观察辛伐他汀抗炎作用对早期肺血管病变的保护作用。[目的]1.观察早期应用辛伐他汀对野百合碱(monocrotaline,MCT)诱导肺动脉高压大鼠的保护作用。2.观察野百合碱诱导肺动脉高压大鼠肺组织白细胞介素6(interleukin 6,IL-6)、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factorα,TNF-α)及单核细胞趋化蛋白(monocyte chemotactic protein 1,MCP-1)的变化,探讨早期应用辛伐他汀对MCT大鼠肺动脉高压的作用机制。[方法]1.实验动物分组:Sprague-Dawley大鼠32只,每组8只,随机分为对照组(C组):腹部皮下注射生理盐水1次;辛伐他汀组(S):腹部皮下注射生理盐水1次,并于注射当日开始辛伐他汀(2mg/kg/d)灌胃3周;肺动脉高压组(P组):腹部皮下注射野百合碱(80mg/kg)1次;野百合碱干预肺动脉高压组(PS组):野百合碱(80mg/kg)腹部皮下注射1次,并于注射当日开始辛伐他汀(2mg/kg/d)灌胃3周。2.于第3周行右心导管检查测定肺动脉平均压、右心室收缩压;分离心脏,沿室间隔分离右心室,分别称量右心室、左心室+室间隔,计算右心室肥厚指数。3.肺组织切片HE染色对肺小动脉周围炎性细胞浸润情况进行评分;应用病理图像分析系统测定并计算各组肺小动脉壁面积/管面积比和管壁厚/管外径比。4.ELISA方法测定肺组织匀桨IL-6、TNF-α和MCP-1水平。5.应用t检验及单因素方差分析比较组间差异,P<0.05为差异有显著性。[结果]1.辛伐他汀对野百合碱诱导大鼠一般情况的影响:P组大鼠MCT皮下注射后体重较正常对照组(C组)明显减低,差异有显著性(273±8.80g vs 325±7.64g,p<0.05),从第2周开始部分大鼠出现活动迟缓、皮毛无光泽和呼吸急促表现;辛伐他汀干预肺动脉高压组(PS组)大鼠体重较P组明显改善,差异有显著性(306±10.63g vs 273±8.80g,p<0.05),与C组比较差异无显著性(p>0.05),至实验完成时大鼠活动力,皮毛光泽与C组无差异;S、C组间大鼠体重无显著差异(326±11.36g vs325±7.64g,p>0.05)。2.辛伐他汀对野百合碱诱导大鼠肺动脉平均压、有心室收缩压及右心室肥厚指数的影响:正常对照C组肺动脉平均压(mPAP)、右心室收缩压(RVSP)和右心室肥厚指数(RVHI)分别为20.05±3.96mmHg,44.67±8.62mmHg和0.27±0.04;MCT诱导肺动脉高压组大鼠(P组)mPAP、RVSP和RVHI(34.37±9.16mmHg,87.63±16.36mmHg,0.39±0.06)均较C组明显增高,差异有显著性(p<0.01);辛伐他汀干预可抑制MCT诱导大鼠(PS组)的mPAP、RVSP、RVHI(23.25±7.32mmHg,55.12±11.90mmHg,0.32±0.04)的升高,与P组比较差异有显著性(p<0.05),其中mPAP、RVSP与正常对照C组比较,差异无显著性(p>0.05);S组与C组的mPAP、RVSP及RVHI均无显著性差异(p>0.05)。3.辛伐他汀对野百合碱诱导大鼠肺小动脉重构的作用:P组大鼠肺组织病理切片HE染色显示:肌型肺动脉管壁明显增厚,肺动脉中层平滑肌增生肥厚,管腔狭窄,腺泡内非肌型肺微小动脉的“肌型化”,肺动脉壁面积/管面积比(W/V)以及管壁厚/管外径比(T/D)明显增加,与C组比较有显著差异(55.93±8.56%vs40.77±4.93%,36.77±5.54vs30.15±3.47%,p<0.01);辛伐他汀可降低MCT诱导大鼠(PS组)W/V、T/D,与P组比较差异有显著性(44.19±6.13%vs55.93±8.56%,32.49±4.48%vs36.77±5.54%,p<0.05),与正常对照C组比较,差异无显著性(p>0.05);C、S组间比较W/V、T/D差异均无显著性(p>0.05)。4.辛伐他汀对野百合碱诱导大鼠肺动脉周围炎的作用:P组大鼠肺组织切片HE染色显示肺泡腔内巨噬细胞数量明显增多,病变肺小动脉周围单核细胞浸润明显,血管周围炎症评分平均为3.40±0.65分;辛伐他汀抑制MCT诱导大鼠(PS组)肺动脉周围单核细胞浸润,肺血管炎症程度评分与P组比较,差异有显著性(2.19±0.81vs3.40±0.65,p<0.05);C、S组间比较,肺动脉周围炎评分无显著性差异(p>0.05)。5.辛伐他汀对野百合碱诱导大鼠肺组织IL-6、TNF-α和MCP-1的作用:P组大鼠肺组织匀桨IL-6、TNF-α和MCP-1明显增高,与正常对照C组比较,有显著性差异(764.56±178.83pg/ml vs 59.50±26.64pg/ml,446.82±85.86 pg/mlvs 37.95±11.48pg/ml,4427.86±757.5pg/ml vs 32.23±7.24pg/ml,p<0.001);辛伐他汀干预可抑制MCT大鼠肺组织IL-6、TNF-α和MCP-1升高(264.25±127.29 pg/ml,179.37±91.32pg/ml,696.62±211.24pg/ml),与P组比较差异有显著性(p<0.01),但IL-6、TNF-α仍较C组增高(p<0.01),MCP-1与C组比较无显著性差异(p>0.05);S、C组间比较肺组织IL-6、TNF-α和MCP-1无显著性差异。[结论]1.辛伐他汀早期应用可延缓野百合碱诱导大鼠肺动脉高压发生。2.辛伐他汀早期应用可延缓野百合碱诱导大鼠肺血管重构发生,减轻右心室肥厚。3.辛伐他汀早期应用可抑制野百合碱诱导大鼠肺组织IL-6、TNF-α和MCP-1的升高及肺小动脉周围炎症,可能与其对肺血管的保护作用有关。[背景]近10余年来前列环素、内皮素受体拮抗剂、磷酸二酯酶抑制剂等新型的降低肺动脉压力药物开始在临床上应用,使部分PH患者的预后和生活质量有了一定的改善,但这些药物以扩张肺血管、降低肺血管阻力为主,对改善肺血管重构作用轻微。辛伐他汀是羟甲戊二酰辅酶A还原酶抑制剂,具有独立于降脂作用的多重心血管保护作用,近年有研究报道辛伐他汀可逆转PH动物模型肺血管重构,其机制尚不完全清楚。血红素加氧酶-1(heme oxygenase 1,HO-1)是血红素代谢的限速酶,具有扩张血管,抗炎和抗增殖作用,有报道HO-1基因敲出鼠血管内膜血栓形成及在低氧情况下更易形成肺动脉高压,而HO-1的过表达大鼠抑制低氧引起肺动脉高压的形成。本研究拟通过野百合碱诱导肺动脉高压大鼠模型,观察辛伐他汀的对已形成明显肺动脉高压和肺血管重构的影响,并探讨其对HO-1的作用。[目的]1.观察辛伐他汀对野百合碱(monocrotaline,MCT)诱导的已形成明显肺动脉高压大鼠的肺循环血流动力学和肺小动脉重构的作用。2.观察辛伐他汀(simvastatin,Sim)对MCT大鼠肺组织血红素加氧酶-1(heme oxygenase 1,HO-1)和内皮细胞一氧化氮合成酶(endothelial nitirc oxide synthase,eNOS)蛋白表达的影响,探讨辛伐他汀对PH的作用机制。[方法]1.大鼠48只,随机分为五组。C组(正常对照组8只):生理盐水腹部皮下注射1次;S组(辛伐他汀组8只):生理盐水腹部皮下注射1次,并于注射后后第21天至第35天给予辛伐他汀(2mg/kg/d)灌胃;P组(MCT诱导肺动脉高压组12只):MCT(80mg/kg)腹部皮下注射1次;PS组(辛伐他汀干预肺动脉高压组8只):MCT(80mg/kg)腹部皮下注射1次,并于注射后第21天至第35天给予辛伐他汀(2mg/kg/d)灌胃;PSZ组(血红素加氧酶抑制剂组12只):MCT(80mg/kg)给予大鼠腹部皮下注射1次,于注射后第21天至第35天给予辛伐他汀(2mg/kg/d)灌胃,并分别在第21天、第28天给予血红素加氧酶的抑制剂锌原卟啉(20umol/kg)腹部皮下注射。2.行右心导管检查,测定肺动脉平均压(mPAP)、右心室收缩压(RVSP)。分离心脏,沿室间隔分离右心室,分别称量右心室、左心室+室间隔,计算右心室肥厚指数。3.肺组织切片HE染色,应用病理图像分析系统测定并计算各组肺小动脉壁面积/管面积比(W/V)和管壁厚/管外径比(T/D)。4.采用免疫组化方法观察HO-1在各组大鼠肺组织中表达部位,通过western blot方法半定量测定肺组织HO-1、eNOS蛋白表达水平。5.应用t检验及单因素方差分析比较组间差异,P<0.05为差异有显著性。[结果]1.辛伐他汀对野百合碱诱导肺动脉高压大鼠一般情况的影响:MCT皮下注射后第2周P组大鼠开始出现皮毛不光顺,活动迟缓表现,随时间延长部分大鼠出现口鼻部紫绀,腹水,第3-5周先后5只大鼠死亡,死前数天大鼠有明显呼吸急促、口鼻紫绀,进食差表现,P组大鼠死亡率为42%,尸检1只,双侧胸腔积液,肺组织表面有点片状出血,右心室明显增大扩张,腹腔积液,肝脏明显肿大。至第5周时P组大鼠体重较C组明显降低。Sim干预肺动脉高压的PS组大鼠体重较P组增加,差异有显著性(p<0.05),无明显口鼻紫绀,皮毛有光泽;PSZ组(MCT+Sim+HO-1抑制剂ZnPP组)大鼠体重明显降低,与PS组比较差异有显著性(p<O.05),与P组比较差异无显著性(p>O.05),至第5周实验结束时共死亡大鼠3只,死亡率25%;S组与C组比较,体重无显著差异(p>O.05)2.辛伐他汀对野百合碱诱导肺动脉高压大鼠肺动脉平均压、右心室收缩压及右心室肥厚指数的作用:P组大鼠mPAP、RVSP、RVHI均较C组明显增高(65.874±15.51mmHg vs 19.25~3.20mmHg,91.004±12.83mmHg vs 42.50±4.37mmHg,0.534-0.06 vs 0.244±0.03,p<0.001):辛伐他汀降低MCT大鼠(PS组)mPAP、RVSP、RVHI,与P组比较差异有显著(35.63±5.10mmHg vs 65.78±15.51mmHg,57.13±4.79mmHg vs 42.50±4.37mmHg,0.33±0.05 vs 0.53±0.06,p<0.05);HO-1抑制剂ZnPP(PSZ组)部分抑制辛伐他汀对MCT大鼠mPAP、RVSP和RVHI的作用,与PS组比较差异有显著性(52.88±17.45mmHg vs 35.63±5.10mmHg,71.63±14.71mmHg vs 57.13±4.79mmHg,0.51±0.05 vs 0.33±0.05,p<0.05):S组与C组的mPAP、RVSP及RVHI比较差异无显著性(p>0.05)。3.辛伐他汀对野百合碱诱导肺动脉高压大鼠肺小动脉组织形态学的影响:P组肺动脉壁面积/管面积比(W/V)以及管壁厚/管外径比(T/D)明显增加,与C组比较差异有显著性(65.92±7.19%vs 41.26±6.25%,52.00±5.53%vs 29.13±2.47%,p<O.001):辛伐他汀(PS组)减轻MCT大鼠W/V、T/D,与P组比较差异有显著性(50.78±9.03%vs 65.92±7.19%,43.75±4.23%vs 52.00±5.35%,p<0.01);ZnPP部分抑制辛伐他汀(PSZ组)对W/V、T/D的作用,与PS组比较差异有显著性(59.51±8.01%vs 50.78±9.03%,49.75±3.50%vs 43.75±4.23%,p<0.05);C、S组间比较W/V、T/D差异无显著性(p>0.05)。4.辛伐他汀对野百合碱诱导肺动脉高压大鼠HO-1、eNOS蛋白表达的作用:免疫组化方法观察HO.1在C组、s组肺动脉平滑肌细胞、内皮细胞和肺泡巨噬细胞内呈弱阳性表达;在P组肺泡巨噬细胞呈强阳性,明显增厚的肺动脉平滑肌呈弱阳性;PS组HO-1在肺血管内皮细胞、平滑肌细胞表达阳性,在肺泡巨噬细胞中呈强阳性表达;PSZ组在增厚的肺动脉平滑肌细胞、内皮细胞、肺泡巨噬细胞中HO.1表达阴性。western blot半定量分析肺组织HO-1及eNOS表达水平,P组HO-1蛋白表达量较C组增加,差异有显著性(p<0.01);辛伐他汀(PS组)增加MCT大鼠肺组织HO-1蛋白表达量,与P组比较有显著性差异(p<0.01);ZnPP抑制PSZ组HO-1表达,与PS组比较差异有显著性(p<O.001);S组与C组HO-1蛋白表达差异无显著性(p>0.05)。P组肺组织eNOS蛋白表达明显减少,与C组比较有显著性差异(p<0.01);辛伐他汀(PS组)增加MCT大鼠肺组织eNOS蛋白表达量,与P组比较差异有显著性(p<0.05);肺组织eNOS蛋白表达在C、S组问无显著性差异(p>0.05)。[结论]1.辛伐他汀可减轻野百合碱诱导大鼠已形成的明显增高的肺动脉平均压和右心室肥厚,改善己形成的肺血管重构改变。2.辛伐他汀可增加野百合碱诱导肺动脉高压大鼠肺血管内皮细胞、平滑肌细胞中HO-1蛋白表达,及恢复eNOS在肺组织中表达。3.HO-1抑制剂锌原卟啉部分抑制辛伐他汀对野百合碱诱导肺动脉高压大鼠的作用,提示辛伐他汀除可通过HO-1途径发挥作用
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