急性压力超负荷诱导心肌内分泌活化

1、    急性压力超负荷诱导心肌内分泌活化*        摘要目的： 探讨压力超负荷致心肌肥大的跨膜信号传递机制。方法：利用放射免疫法及分光光度法动态观察压力超负荷后大鼠心肌组织血管紧张素转换酶活性，血管紧张素II、内皮素和一氧化氮含量的变化，并观察它们与压力超负荷心肌肥大的关系。结果： 随大鼠动脉血压逐步升高，心肌组织中血管紧张素转换酶活性，血管紧张素II、内皮素含量均迅速升高（P0.05）,并持续保持高水平，血管紧张素II升高早于内皮素,而一氧化氮含量迅速降低并持续受抑(

2、P0.05)。结论：心肌内分泌活化可能是介导压力超负荷致心肌肥大的重要机制。主题词压力；心肌病，肥大性；心肌；内分泌学 Endocrine activation of rat heart stimulated by pressure overloadFENG Bing，CHENG Yi-Sheng，HE Zuo-Yun，HUANG Ming，ZHOU Xiao-BoDepartment of Cardiology,Xinqiao Hospital,The Third Military Medical University,Chongqing(400037)AbstractAIM：To inve

3、stigate the mechanism of mechanical signal transmembrane transduction in heart hypertrophy induced by pressure overload. METHODS：Changes of activity of angiotensin converting enzyme(ACE),concentractions of angiotensin II (Ang II) and endothelin-1 (ET) and nitrite oxide (NO) in rat hearts were observ

4、ed dynamically using radioimmunoassay and colorimetric method,and its role in the pathogenesis of heart hypertrophy induced by pressure overload was also analyzed. RESULTS:Accompanyed gradually elevation of arterial pressure after abdominal aorta constriction,activity of ACE,concentration of Ang and

5、 ET increased rapidly,and kept at high level (P0.05),the elevation of Ang was earlier than that of ET. However,concentration of NO decreased immediately and kept at low level (P0.05). CONCLUSION:Heart hypertrophy induced by pressure overload may be mediated by myocardial endocrine activation.MeSHPre

6、ssure; Cardiomyopathy,hypertrophic; Myocardium; Endocrinology大量临床和动物试验均证实压力超负荷是心肌肥大的独立致病因素。但是，对于心肌细胞如何将压力超负荷力学信号转化为细胞内生化反应这一关键信号传递环节至今尚未完全阐明1，2。80年代以来研究表明心脏具有内分泌功能，外界因素可刺激心肌分泌多种活性物质，其中含有促生长因子。本研究旨在观察压力超负荷后心肌内分泌活化情况，并探讨内分泌活化与压力超负荷致心肌肥大的关系。材料与方法一、动物模型复制及实验分组：选用本校实验动物中心提供的健康、雄性Wistar大鼠56只，体重(150.0±

7、;30.7) g，实验前饲养1周，给予常规鼠饲料，自由饮自来水，使其适应。将大鼠随机分为对照组(control group,CG,24只，各时点亚组设3只大鼠)、手术组（operation group,OG,32只，各时点亚组为4只），参照黄生宁3法复制腹主动脉缩窄大鼠高血压模型，分别在术后10 min、30 min、1 h、4 h、1 d、5 d、10 d、30 d测定血压（动脉收缩压systolic arterial pressure,SAP;动脉舒张压diastolic arterial pressure,DAP）、左心室重量指数（left ventricular weight inde

8、x,LVWI）及心肌血管紧张素转换酶（angiotensin converting enzyme,ACE）活性，血管紧张素II(angiotensin II,AngII)、内皮素(endothelin,ET)和一氧化氮(nitrite oxide,NO)含量的变化。二、测定方法：1. 动脉血压的测定：大鼠称重麻醉后，右颈总动脉插管连接二导生理记录仪记录动脉收缩压(SAP)、舒张压(DAP)。2 左心室重量指数的测定：测压后，迅速取出心脏以预冷的生理盐水洗净血液，滤纸吸干后剪去心房及右室，称取左心室湿重，计算左心室重量指数（LVWI左心室重量体重)，g/100 g体重。3 心肌ACE活性测定4:

9、取左室心肌组织50 mg，加0.1 mol/L PBS 1 mL高速匀浆后,4 、4 000 r/min离心10 min,取上清-70 保存。按海军总医院提供的试剂盒说明书用紫外分光光度法测定ACE活性。4 心肌组织中血管紧张素(Ang)含量的测定5：取左室心肌组织50100 mg，分析天平称重后置于冰冷的含1 mL 0.05 mol/L 三氯乙酸的试管中，高速匀浆后，4 、3 500 r/min离心5 min，取上清置于含0.3 mol/L EDTA 50 L、0.34 mol/L 8-羟基喹啉50 L、及0.32 mol/L 2-巯基乙醇25 L的试管中，混匀后，4 、15 000 r/m

10、in离心15 min，取上清-70 保存。按海军总医院提供的试剂操作程序用放射免疫法测定Ang的含量。5 心肌组织内皮素(ET)含量的测定6： 取100 mg左心室心肌，加1 mL 0.5 mol/L冰醋酸，在100 水浴10 min，滤纸吸干,在0.1 mol/L pH 7.4的PBS中高速匀浆后，3 000 r/min离心15 min，取上清-70 保存。按301医院提供的试剂盒说明用放射免疫法测定ET的含量。6 心肌组织中一氧化氮含量的测定7:取50 mg左右心肌，加1 mL PBS匀浆后，按101比例分别加入饱和硼砂液及30%硫酸锌溶液，过滤后取上清-70 保存待测。按301医院提供的

11、试剂盒说明用紫外比色法测定NO-2/NO-3的含量代表NO的量。三、统计分析：所有数据均以均数±标准差(±s)表示，采用本校数学教研室的SPMR统计软件进行组间t检验，以P0.05为显著性差异判断。结果一、腹主动脉缩窄大鼠血压的变化：腹主动脉缩窄术后大鼠动脉SAP、DAP均逐渐升高，在术后4 h显著升高(P0.05)，以后持续增加，术后30 d SAP达26.7 kPa，增加约68%(表1)。表1 腹主动脉缩窄大鼠血压的变化Tab 1 Changes of arterial pressure in rats after abdominal aorta constrictio

12、n (kPa,±s)ParameterGroup10min30min1h4h1d5d10d30dSAPCG(n=3)15.9±2.815.5±0.315.3±0.315.7±1.716.0±4.417.6±1.515.7±2.017.9±2.1OG(n=4)16.9±2.316.9±2.317.6±3.119.6±1.3*22.5±2.0*24.0±2.1*25.7±2.8*26.7±3.1*DAPCG13.2±1.

13、912.8±1.513.5±0.913.5±3.713.9±2.315.3±1.714.3±1.914.5±1.5OG14.4±1.713.5±1.314.4±1.517.7±1.5*18.8±2.5*19.6±1.6*20.4±3.9*20.3±3.1*P0.05,* P0.01,vs control;CG=control group; OG=operation group 二、 腹主动脉缩窄大鼠左心室重量指数的变化：随着血压的升高，大鼠左心室

14、重量指数LVMI在术后5 d显著高于对照组(P0.05)，术后30 d时，LVWI已增加约58%(表2)。表2 腹主动脉缩窄大鼠左心室重量指数的变化Tab 2 Change of LVMI in rats after abdominal aorta constriction(±s)Group10min30min60min4h1d5d10d30dCG(n=3)285.0±21.3291.0±21.3293.0±18.9295.0±20.3275.0±57.2299.0±30.6310.0±11.5348.0±

15、;27.0OG(n=4)289.0±19.1290.0±32.2299.0±23.5305.0±48.0301.0±15.6389.0±73.6*470.0±74.2*505.0±30.8*P0.05，*P0.01,vs control 三、腹主动脉缩窄大鼠心肌血管紧张素转换酶活性、血管紧张素含量的变化：结果表明，随着血压的升高，大鼠左心室心肌组织中血管紧张素转换酶活性和血管紧张素含量均迅速升高（P0.05），并持续在较高水平(表3)。表3 腹主动脉缩窄大鼠心肌ACE活性和Ang含量的变化Tab 3 Changes

16、 of the activity of ACE and the content of AngII in rat hearts after abdominal aorta constriction (±s)ParameterGroup10min30min1h4h1d5d10d30dACE(U/mgWW)CG(n=3)0.105±0.0290.101±0.0310.103±0.0340.107±0.0480.104±0.0240.099±0.0010.103±0.0030.104±0.033OG(n=4)0.

17、339±0.063*0.456±0.093*0.464±0.113*0.506±0.034*0.524±0.063*0.522±0.071*0.435±0.038*0.509±0.015*Ang(ng/mgWW)CG227.3±96.2252.0±67.7288.5±36.7273.5±41.6298.2±80.7307.8±42.8223.1±28.2321.3±42.1OG619.4±109.9*652.7±12

18、1.3*669.2±102.2*688.9±173.5*880.7±199.3*887.4±142.8*904.4±146.2*837.3±137.7*P0.05,* P0.01,vs control 四、腹主动脉缩窄大鼠心肌组织ET、NO含量的变化：随着动脉血压的升高，大鼠心肌组织中ET含量也逐渐增加，术后1d显著高于对照组(P0.05)，此后，并持续在高水平。而心肌NO含量却迅速降低,术后10 min即显著低于对照组(P0.05),而且此后持续降低(表4)。 表4 腹主动脉缩窄大鼠心肌ET和 NO-2/NO-3浓度的变化Tab 4

19、 Changes of the content of myocardial ET and NO-2/NO-3 in rats after abdominal aorta constriction (±s)ParameterGroup10min30min60min4h1d5d10d30dET(ng/mg.WW)CG5.31±0.995.23±0.785.29±0.695.27±0.815.34±0.925.27±0.885.31±0.935.33±0.77OG6.30±1.526.30±

20、1.276.32±1.036.31±1.426.94±1.73*8.47±1.91*13.83±2.19*21.05±3.46*NO-2/NO-3(mol/mg.WW)CG2.53±0.782.49±0.342.47±0.292.49±0.132.51±0.352.53±0.442.51±0.382.54±0.61OG1.92±0.07*1.78±0.11*1.71±0.13*1.65±0.09*1.63±

21、0.13*1.57±0.08*1.52±0.03*1.49±0.01*P0.05，*P0.01,vs control；CG n=3,OG n=4 讨论在心肌肥大的发病学中，血液动力学超负荷作用最早为人们所重视，发现动脉血压与心肌肥大呈显著正相关。利用牵张变形膜细胞培养装置也直接证实力学牵张可刺激心肌细胞肥大8。但压力超负荷诱导心肌肥大的跨膜信号传递机制至今尚未完全阐明1，2。心肌内分泌功能的发现提示，压力超负荷可能通过刺激心肌内分泌活化如心肌肾素血管紧张素系统（RAS）、内皮素9等促生长因子的活化和释放，进而诱导心肌肥大反应。本研究发现，随着心肌压力负荷增大，心肌

22、ACE活性及Ang 含量也迅速升高，5 d时达到峰值，此时左心室已明显肥大。另外术后心肌组织中内皮素含量也显著升高，与ACE、AngII呈相似的变化。我们用血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)预先抑制ACE的活性,可明显减少AngII的生成,但不减低ET的生成和释放,提示压力超负荷确能刺激心肌局部多种内分泌因子活化（因为动脉血压于腹主动脉缩窄术后即逐渐升高），虽然这种活化具有时间和程度的差异性（如RAS首先活化，此后ET含量升高）。体外实验已证实AngII、ET等可作为生长因子刺激心肌细胞蛋白质合成，因此可以认为，心肌内分泌活化是压力超负荷致心肌肥大的重要中介机制。本研究另外发现，急性压力超负荷

23、后，大鼠心肌组织中NO迅速显著减少，呈进行性降低趋势。已有研究认为，在心肌中NO主要起负性肌力作用，NO与内毒素血症心功能抑制有关，但其与心肌肥大的关系尚未见报道，是否为一代偿性反应需要进一步探讨。* 国家自然科学基金资助(No.39600041)作者单位：何作云黄敏周晓波：第三军医大学新桥医院心内科（重庆 400037）冯兵：军事医学科学院放射医学研究所病理研究室(北京 100850)陈意生：第三军医大学病理学教研室参考文献1Sadoshima J. The cellular and molecular response of cardiac myocytes to mechanical stress.Annu Rev Physiol,