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TNF-α和基质金属蛋白酶介导心肌间质重塑的作用机制及其药物干预研究

作　者: 谢萍
导　师: 祝善俊
学　校: 第三军医大学
专　业: 内科学
关键词: 基质金属蛋白酶基质金属蛋白酶组织抑制剂肿瘤坏死因子-α 核转录因子-κB 细胞外基质心肌间质重塑心力衰竭 ACE抑制剂 β-阻滞剂
分类号: R541.6
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

背景及目的：较长时期心脏重塑的研究多集中在对心肌细胞收缩力上，近年研究表明，心肌间质重塑在心力衰竭（心衰）发生和/或发展中起着与心肌细胞同等重要的作用。无论是心肌细胞外基质（extracellular matrix，ECM）过度增生或减少都将改变心脏的几何形态，从而影响心脏的舒缩功能。因此，探讨心肌间质重塑的机制及寻找有效的治疗措施以恢复ECM的正常代谢、结构和功能，已成为近年心血管领域重要的临床与基础研究课题。业已证实，胶原纤维合成与降解的平衡是ECM内环境保持稳态的关键。ECM的合成与降解主要与位于其间的Zn²⁺-依赖基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）及其特异性组织抑制剂（tissue inhibitors of the MMPs，TIMPs）活性有关。正常情况下，MMPs大多以无活性状态存在，活化后可以分解ECM，从而改变组织的形态结构。许多生物活性肽和细胞因子均可调节MMPs的基因表达，体外实验证实，炎性细胞因子肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）可诱导心肌成纤维细胞MMPs、TIMPs的基因表达和活化。有研究报道，心衰动物模型中，心肌TNF-α表达的升高与左室重塑呈时间依赖性关系。但TNF-α在心肌间质重塑中的作用及其作用机制还不甚清楚。核因子-κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）是调节细胞基因转录的关键因子之一，它参与许多基因，特别是与机体防御功能及炎症反应有关的立早基因的表达调控。近年研究发现，心肌细胞、成纤维细胞、内皮细胞以及平滑肌细胞中亦存在NF-κB激活通路，可以调控包括TNF-α在内的细胞因子的基因转录和细胞增殖，同时TNF-α又可与其细胞表面受体结合，通过细胞信号使NF-κB活化，导致靶基因MMPs上调。由此推测，心肌组织中NF-κB的异常激活可能是心肌间质重塑、心衰发生与发展的机制之一。非选择性β受体阻滞剂卡维地洛（carvedilol，Car）和血管紧张素转换酶抑制剂（ACEI）福辛普利（fosinopril，Fos）具有防止心肌重塑，改善心功能的作用，已应用于临床治疗心衰，然而两者对心肌MMP/TIMP和细胞因子系统的影响及其作用机制很少涉及。本实验以结扎Wistar大鼠冠状动脉前降支致心肌梗塞（myocardial infarction，MI）后心衰动物模型为研究对象，着重探讨心梗后心肌组织中NF-κB活化与炎性细胞因子TNF-α表达上调对心肌MMP/TIMP系统的调控作用及其对心肌间质重塑、心衰发生发展的影响；同时通过比较Car、Fos及其联合应用对心肌TNF一a加F一沼信号传导通路、MMP/TIMP系统和心肌间质重塑的影响，从而进一步阐明上述药物在心肌重塑、心衰治疗中的作用机制，为更好地改善心衰患者预后提供新的实验依据。方法:本实验通过结扎Wistar大鼠（体重220+2 09）冠状动脉前降支致Ml模型，对术后24小时存活大鼠进行随机分组、灌胃给药，分为:Ml组、car组（l mg·kg一，·d一，）、Fos组（一omg .kg一，·d一，）及二药合用组（ear lmg .kg一‘·d一’和Fos zomg·kg一’·创），同时设假手术组（sH组）。分别在术后4周、8周及12周时相点用导管法行血流动力学参数测定:平均动脉压（MAP）、左室收缩压（LvsP）、左室舒张末压（LVEDP）、左室内压最大上升速率（+ dp/dtmax）和下降速率CdP/dtmax)，称取心脏及左、右心室重量。免疫组织化学染色法和Western blotting半定量分析心肌组织TNF一a、MMp一8、MMp一9及TIMP一1蛋白表达;明胶酶谱法反映心肌组织MMP明胶分解活性;RT一PCR半定量分析心肌组织TNF一a mRNA表达;电泳迁徙率改变法（E MSA）反映心肌NF一沼活性;天狼猩红染色图像分析心肌I型、m型胶原含量;光镜和透射电镜下观察心肌组织病理形态学改变。结果:主要研究结果如下: 1.与相应的SH组比较，Ml后4周开始LVEDP明显增高，并呈时间依赖性。MAp、LVSp、+dp/dt ma、和一dp/dt ma、均显著降低，其中以MllZw组下降最为显著。三个治疗组血流动力学指标较Ml组均有明显改善，三个治疗组间比较，二药合用组改善最为显著。除MllZw左室重量指数（Lvw/Bw）外，Ml组心脏湿重（HW）、沙w/Bw、右室重量指数（Rvw/Bw）均大于同期sH组。与Ml组相比，三个治疗组心脏重量指数（HW/BW）均有所下降;三个治疗组间比较，Fos组和二药合用组下降最为显著。 2.与同期的SH组比较，Ml组心肌组织胶原容积百分比（CvF）均明显增加，其中以MllZw组增加最为显著;心肌胶原含量与心功能呈负相关。另外，偏振光下定性分析发现，非梗死区心肌以I型胶原纤维含量增加最为明显。三个治疗组与Ml组相比，心肌CVF均有明显降低;三个治疗组间比较，Fos组和二药合用组较Car组降低更为明显，其中以二药合用组降低最为显著。 3.免疫组化定位检测MMP一8、 MMP一9及TIMP一1蛋白阳性表达主要在炎性细胞、心肌细胞、成纤维细胞及少量血管内皮细胞，阳性呈棕黄色颗粒。western blotting结果显示，Ml组心肌MMP一8、MMP一9蛋白水平较同期SH组显著增加。三个治疗组大鼠心肌MMP一8、MMP一9蛋白水平较Ml组均有明显下降;三个治疗组间比较，二药合用组降低最为显著，其中Fos组MMP一9蛋白水平较Car组下降更为明显;各组TIMP一1蛋白表达变化差异无?

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英文缩写词表  5-7
英文摘要  7-11
中文摘要  11-14
论文正文 TNF-α和基质金属蛋白酶介导心肌间质重塑的作用机制及其药物干预研究  14-90
  前言  14-17
  第一部分 MMP/TIMP系统活化与心肌间质重塑和心功能变化的关系  17-37
    材料与方法  17-27
    结果  27-34
    讨论  34-36
    小结  36-37
  第二部分 NF-κB活化与TNF-α表达信号传导通路与心肌间质重塑和心力衰竭的相关性  37-51
    材料与方法  37-44
    结果  44-47
    讨论  47-50
    小结  50-51
  第三部分卡维地洛、福辛普利对心肌间质重塑的干预机制  51-63
    材料与方法  51-53
    结果  53-59
    讨论  59-62
    小结  62-63
  全文结论  63-64
  致谢  64-65
  图片  65-85
  参考文献  85-90
文献综述一基质金属蛋白酶与心力衰竭  90-99
  参考文献  95-99
文献综述二抗细胞因子治疗心力衰竭的研究进展  99-106
  参考文献  103-106
文献综述三核因子-κB与心脏重塑、心力衰竭关系研究进展  106-112
  参考文献  109-112
研究生期间发表文章  112

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