減阻劑改善自發(fā)性高血壓大鼠主動脈和心室重塑.pdf

1、目的:
　　高血壓是最常見的慢性病，也是心腦血管疾病最主要的危險因素，我國人群高血壓患病率仍呈增長態(tài)勢，每5個成人中就有1人患高血壓，估計目前全國高血壓患者至少2億。不管是在人類還是動物模型，高血壓都與心臟和主動脈重塑有著密切的聯(lián)系。心臟重塑的定義為基因表達導致分子，細胞及間質(zhì)改變，臨床表現(xiàn)為心肌肥厚、纖維化和心臟失代償。其中心室肥厚是高血壓患者死亡的獨立危險因素，逆轉心肌肥厚可以減少患者的心血管并發(fā)癥。長期和持續(xù)的高血壓促進了病

2、理性心肌細胞肥大和損傷，后者又引起RAAS和交感神經(jīng)系統(tǒng)的過度興奮，激活一系列神經(jīng)內(nèi)分泌因子，從而產(chǎn)生心肌重塑，而心肌重塑反過來又使RAAS和交感神經(jīng)系統(tǒng)進一步興奮性增加，加重心肌重塑，形成惡性循環(huán)，最終發(fā)生心衰。高血壓與動脈重塑有著密切的聯(lián)系，其特點是內(nèi)皮依賴性的舒張功能受損和血管結構改變。研究證實，僅僅降低血壓并不能改善或逆轉這些改變，而且很多抗高血壓藥物并不能改善內(nèi)皮功能受損和血管結構改變。因此，研發(fā)改善高血壓患者血管內(nèi)皮功能、結

3、構的藥物具有非常重大的臨床意義。
　　心血管系統(tǒng)的重塑受血液動力學負荷、神經(jīng)激素激活以及尚未明確的因素影響，內(nèi)皮細胞是覆蓋在血管內(nèi)腔表面的連續(xù)單層扁平細胞，不僅可以釋放多種血管活性物質(zhì)調(diào)節(jié)血管舒縮，如引起血管舒張的一氧化氮(NO)、前列腺素I2(PGI2)、內(nèi)皮衍生超極化因子(EDHF)等，以及引起血管收縮的內(nèi)皮素-1(ET-1)、血栓素A2(TXA2)等，還在調(diào)節(jié)血管細胞增殖、維持血管基底膜靜息狀態(tài)時膠原及糖蛋白穩(wěn)定、提供抗血栓

4、形成及抗白細胞黏附的表面、調(diào)節(jié)脂質(zhì)氧化應激等方面發(fā)揮著重要的作用，因此內(nèi)皮功能完整對維持心血管系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)至關重要，內(nèi)皮細胞功能紊亂是高血壓和動脈粥樣硬化等疾病的病理生理過程的關鍵因素。
　　高血壓是內(nèi)皮損傷的始動因素之一，內(nèi)皮功能紊亂又可促進高血壓的發(fā)生與進展，研究表明，在高血壓狀態(tài)下，主要表現(xiàn)為內(nèi)皮依賴性舒張功能減弱和（或）內(nèi)皮依賴性收縮功能增強以及血管壁炎癥反應的增強等。內(nèi)皮素(ET)是迄今所知最強的縮血管物質(zhì)，共有4個壓型ET

5、-1，-2，-3，-4，其中收縮血管作用最強的是ET-1，ET-1主要由內(nèi)皮細胞釋放，作用于分布于心臟、主動脈和腦血管血管平滑肌細胞的ETa受體，介導血管收縮、平滑肌細胞增生和心鈉素的分泌，參與血管重塑、血管形成和細胞外基質(zhì)合成過程，并參與了許多疾病，包括高血壓、動脈粥樣硬化或纖維化的病理過程。高血壓患者內(nèi)皮細胞釋放ET-1增加，血管及心臟ET-1基因表達上調(diào)，增加的ET-1又可進一步升高血壓，促進血管和心臟損害的進展。內(nèi)皮細胞受到刺激

6、合成并釋放ET-1，其調(diào)控主要在基因轉錄水平，刺激ET-1合成的因素包括:腎上腺素、血栓素、血管加壓素、血管緊張素、胰島素、細胞因子以及血管壁剪切力與壓力的變化及缺氧等，抑制ET-1合成的因素有:NO，PGI2，心房利鈉肽及肝素等。研究表明，提高血液流動剪切應力，可以改變內(nèi)皮細胞排列及結構，并可以抑制ET-1表達。
　　減阻劑(drag-reducing polymer，DRP)是一類水溶性長鏈大分子物質(zhì)，平均分子量大于106 D

7、a，既往研究表明，向液體中加入極微量的此類高分子物質(zhì)后，可有效減少湍流，明顯降低流體阻力。目前廣泛應用于工業(yè)管道運輸（石油，天然氣）、消防、灌溉、泄洪、航空航天及潛艇等領域。近年來，國內(nèi)外學者逐漸開展了DRP在醫(yī)學領域的應用研究，初步結果顯示，靜脈應用減阻劑后可顯著減低血流阻力，明顯增加組織器官微循環(huán)的血流灌注，對于缺血性心血管疾病、失血性休克、腦卒中、糖尿病等疾病的治療有重要的潛在價值。本實驗室前期研究證實，靜脈應用DRP后可顯著增加

8、大鼠腹主動脈血流速度，而不影響粘度，根據(jù)剪切應力τ計算公式:τ=32μ Q/π d3，血液粘度(μ)、血流速度(Q)及血管直徑(d)，計算可得主動脈內(nèi)血液流動剪切應力顯著增加。因此，我們設想是否可以通過靜脈應用DRP提高血液流動的剪切應力，改變內(nèi)皮細胞排列及結構并抑制ET-1表達，來改善自發(fā)性高血壓大鼠(spontaneous hypertensiverat，SHR)的心室及主動脈重塑。本研究以自發(fā)性高血壓大鼠為動物模型，生理鹽水作為對

9、照，連續(xù)給予靜脈應用減阻劑60天，超聲心動圖及病理切片觀察自發(fā)性高血壓大鼠心臟及主動脈重塑，并深入探討其機制。
　　方法:
　　1.配制減阻劑
　　準確稱取減阻劑聚氧化乙烯(PEO)50mg于250ml的燒杯中，加入生理鹽水50ml;燒杯中置入磁力攪拌器，勻速(60r/min)攪拌24小時，使PEO充分溶解，生成濃度為10-3g/ml，即質(zhì)量濃度為1000ppm（ppm為質(zhì)量體積比的單位，1ppm=10-6g/ml）的

10、均一溶液;取出保存于疊氮鈉中的透析袋（分子截留量為50000 Da）用三蒸水沖洗干凈后，將配制好的PEO溶液置于透析袋中透析24h;用孔徑為0.22μm的無菌過濾器緩慢濾除溶液中的細菌及雜質(zhì);將配好的PEO置于4℃冰箱避光保存?zhèn)溆?，使用時提前2小時使用無菌生理鹽水稀釋成濃度為10ppm、20ppm的PEO溶液。
　　2.實驗動物分組及干預
　　采購自發(fā)性高血壓大鼠(SHR)及Wistar大鼠后，適應性飼養(yǎng)1周，實驗動物方案符

11、合南方醫(yī)科大學實驗動物中心規(guī)范，并與美國國立衛(wèi)生研究院(National Institutes of Health，NIH)實驗動物規(guī)范一致，大鼠自由飲水、進食及在籠內(nèi)自由活動，不受限制。SHR隨機分為3組（每組8只）:(1)SHR+生理鹽水（normal saline，NS）（SHR+NS組）;(2) SHR+10ppmDRP組(SHR+10組);(3) SHR+20ppmDRP組（SHR+20組）。隔日用微量泵通過尾靜脈以3mL/h

12、速度靜脈輸注DRP或NS，每次持續(xù)給藥30min，連續(xù)給藥60天。8只年齡匹配的雄性Wistar大鼠作為對照組(WR＋NS組)，予尾靜脈通過微量泵注射NS。
　　3.記錄大鼠體重、心率、收縮壓
　　實驗開始前及每20天記錄大鼠體重，用動物無創(chuàng)血壓記錄儀，通過尾動脈法記錄人鼠收縮壓及心率，每次重復測量2次人鼠體重、收縮壓及心率，取平均值記錄于實驗記錄本，離線電腦計算數(shù)據(jù)。
　　結果:
　　1.各組大鼠體重、心率及尾

13、動脈收縮壓的比較
　　SHR各組間體重、心率無顯著差異; SHR+WS組白實驗開始血壓平穩(wěn)，到給藥結束，尾動脈收縮壓未見顯著變化;給藥60天期間SHR+10組和SHR+20組血壓較SHR+NS組尾動脈收縮壓增長平緩，但各時間點均收縮壓均無統(tǒng)計學差異(P＞0.05); SHR各組尾動脈收縮壓均顯著高于WR+NS組大鼠(P＜0.05)。
　　2.減阻劑可顯著改善自發(fā)性高血壓大鼠左室后壁肥厚
　　超聲心動圖示SHR+10和S

14、HR+20組較SHR+NS組左室收縮末期直徑(3.22±0.22mm，3.19±0.16mm vs.2.33±0.13mm，P＜0.05)、左室舒張末期直徑(6.19±0.23mm，5.94±0.17mm vs.5.38±0.17mm，P＜0.05)顯著增加，左室收縮末期后壁厚度顯著降低(2.65±0.12mm，2.63±0.14mm vs3.31±0.21mm，P＜0.05);SHR+20組較SHR+NS組左室舒張末期后壁厚度(2.0

15、3±0.14mm vs2.58±0.048，P＜0.05)顯著減低，而SHR+10和SHR+NS組無統(tǒng)計學差異(2.19±0.12mm vs2.58±0.048，P＞0.05)。WR+NS組和SHR+NS組間左室收縮末期直徑、左室舒張末期直徑、左室收縮末期后壁厚度及左室舒張末期后壁厚度均有統(tǒng)計學差異(P＜0.05)，而WR組和SHR各組間左室縮短分數(shù)及左室射血分數(shù)無統(tǒng)計學差異(P＞0.05)。
　　3.減阻劑可顯著改善自發(fā)性高血壓

16、大鼠左心室心肌肥大和纖維化
　　心肌HE染色示SHR+10和SHR+20組心肌細胞橫截面積都較SHR+NS組下降，其中SHR+20組心肌細胞橫截面積較SHR+NS組差異具有統(tǒng)計學意義(291.72±29.08 um2 vs630.97±54.15 um2.P=0.016)。SHR+NS組較WR+NS組心肌細胞橫截面積顯著增加（630.97±54.15 um2 vs309.34+9.91μm2，P＜0.05），而SHR+10組和SH