缺氧時大鼠心臟成纖維細胞與細胞外基質(zhì)相互作用及機制的研究.pdf

1、在高原環(huán)境下，機體缺氧可引發(fā)以右心室肥大為主的心肌組織結構改變，最終發(fā)展為高原心臟病。高原心臟病是高原地區(qū)的多發(fā)病，而我國是世界上高原地域最遼闊、居住人口最多的國家，因此關于高原心臟病發(fā)生機制和防治的研究在我國具有特別重要的戰(zhàn)略和經(jīng)濟意義。 目前認為心肌重塑是心肌在損傷因素作用下，心功能由代償發(fā)展為失代償?shù)慕Y構基礎，而心肌纖維化是此過程中的重要環(huán)節(jié)；近年來的研究表明機體缺氧也可引發(fā)心肌纖維化，但是缺氧引發(fā)心肌纖維化的機制國內(nèi)外尚

2、未見系統(tǒng)和深入的研究。組織纖維化的細胞生物學基礎是成纖維細胞激活導致間質(zhì)中以膠原蛋白為主的細胞外基質(zhì)(ECM)蛋白過度沉積，已有較多的研究結果顯示缺氧可促進不同類型的成纖維細胞向纖維增生的細胞表型轉(zhuǎn)換，表現(xiàn)為膠原蛋白mRNA的表達和蛋白合成增加，細胞出現(xiàn)肌成纖維細胞表型，因此缺氧是組織纖維增生的一個重要刺激因素。由此可以推測，缺氧對心臟成纖維細胞(CFs)的功能調(diào)控可能是導致缺氧性心肌纖維化的重要機制。 應當強調(diào)的是在組織纖維增

3、生過程中，ECM蛋白的變化可通過整合素的介導調(diào)控細胞的功能，這種反饋調(diào)節(jié)作用是進一步影響ECM蛋白代謝的重要因素。對于CFs，一方面它是心肌ECM蛋白代謝調(diào)控的中心環(huán)節(jié)；另一方面，ECM蛋白的變化又可以反饋調(diào)控CFs的生長和功能，所以CFs與ECM蛋白的交互作用是影響原有的“細胞-ECM”穩(wěn)態(tài)的關鍵所在，也是決定心肌重塑進行性發(fā)展的重要機制。因此我們認為，機體缺氧時，缺氧所引發(fā)的CFs功能調(diào)節(jié)是導致心肌纖維化的一個重要途徑，而由整合素介

4、導的“CFs-ECM”相互作用是缺氧調(diào)控CFs功能的一個關鍵環(huán)節(jié)，從而在高原心臟病的發(fā)生發(fā)展過程中具有重要的調(diào)控作用。 為了深入、全面地了解缺氧時CFs與ECM之間的相互作用，我們利用離體培養(yǎng)的成年大鼠CFs，首先研究了缺氧(2％O2)對CFs纖維增生性應答的影響，包括Ⅰ、Ⅲ膠原蛋白α肽鏈mRNA的表達和膠原蛋白合成、纖維粘連蛋白及其胚胎型異構體mRNA的表達、骨橋蛋白mRNA的表達和蛋白水平、以及CFs表型(肌成纖維細胞表型)

5、等的變化；同時研究了缺氧對CFs整合素表達及其相關信號通路的影響；并在此基礎上，初步研究了缺氧時CFs纖維增生性應答的變化同整合素信號通路的關系。 主要結果和結論如下： 1.CFs缺氧時，膠原酶敏感的3H-脯氨酸摻入率顯著增加，Ⅰ、Ⅲ膠原蛋白α肽鏈mRNA的表達上調(diào)，提示缺氧能夠促進CFs膠原蛋白的表達；缺氧顯著上調(diào)纖維粘連蛋白及其胚胎型異構體mRNA的水平；缺氧顯著上調(diào)CFs骨橋蛋白mRNA和蛋白水平。上述結果表明：缺

6、氧能夠促進CFs表達和分泌幾種與心肌纖維化密切相關的ECM蛋白。 2.CFs缺氧時，細胞具有組織良好的肌動蛋白微絲，而且α-平滑肌肌動蛋白顯著上調(diào)，表明缺氧可促進CFs向肌成纖維細胞的表型轉(zhuǎn)換。 3.CFs缺氧時，整合素α1、αV、β1、β3、β5等亞基的mRNA水平顯著上調(diào)，β1和β5亞基的蛋白水平亦顯著增加；缺氧還促使CFs蛋白酪氨酸激酶FAK、Shc的磷酸化水平顯著增加，提示FAK和Shc的活性增強。因此，CFs缺

7、氧時，整合素的表達及其偶聯(lián)的信號通路均發(fā)生了變化。 4.GRGDSP顯著抑制缺氧誘導CFs的Ⅰ、Ⅲ膠原蛋白α肽鏈mRNA的表達、膠原蛋白合成、以及α-平滑肌肌動蛋白的上調(diào)，提示RGD-依賴的整合素參與了缺氧對CFs膠原蛋白表達以及細胞表型的調(diào)控。 5.抗β1整合素的功能阻斷抗體顯著抑制缺氧誘導CFs的Ⅰ膠原蛋白α肽鏈mRNA的表達、膠原蛋白合成、以及α-平滑肌肌動蛋白的上調(diào)，提示β1整合素參與了缺氧對CFs膠原蛋白表達以