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κ-阿片受体在低氧性肺动脉高压中的作用

作 者: 张丽君
导 师: 裴建明
学 校: 第四军医大学
专 业: 生理学
关键词: 低氧肺动脉高压 κ-阿片受体 舒张 平滑肌细胞增殖 内皮功能 一氧化氮
分类号: R544.1
类 型: 博士论文
年 份: 2013年
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内容摘要


背景:低氧性肺动脉高压(hypoxic pulmonary hypertension,HPH)是由于各种呼吸系统疾病引起的低氧血症导致的肺动脉高压。慢性阻塞性肺病(chronic obstructivepulmonary disease,COPD)以及长期处于高原环境均可导致HPH的发生。低氧引起的肺动脉收缩(hypoxic pulmonary vasoconstriction,HPV)和肺血管增殖重构(pulmonary artery remodeling,PAR)是HPH的两个重要病理生理环节。首先,低氧引起的肺动脉收缩本是机体的一种代偿反应,可促进肺泡的血流从低氧区流向高氧区,改善肺的通气/血流比值。然而,长期的低氧环境可引起肺动脉的持续不可逆收缩,导致肺动脉高压的形成。其次,低氧早期可伴有舒张因子(一氧化氮、前列腺素等)和收缩因子(内皮素、血管紧张素Ⅱ等)的失衡,引起内皮功能的失调,并逐渐引起肺动脉平滑肌细胞的增殖与肺动脉血管的重构,最终导致肺动脉高压和右心室肥厚。因此,舒张肺动脉、预防内皮功能失调和抑制平滑肌细胞的增殖是防治HPH的潜在策略。研究发现,内源性阿片肽(endogenous opioid peptide,EOP)及其受体在心肺血管系统发挥了重要的调节作用,κ-阿片受体(Kappa-opioid-receptor,κ-OR)是其中之一。本室前期研究发现,心肌缺血/再灌注后给予κ-阿片受体激动剂U50,488H可对抗心律失常的发生,减少心肌细胞坏死与凋亡,抑制再灌注后的炎症反应,对心肌发挥直接的保护作用,其机制与κ-OR介导激活PI3K-Akt-eNOS信号通路、增加NO生成有关。Akt-eNOS信号通路障碍是内皮功能失调的重要机制之一,然而,在HPH时,κ-OR能否通过介导激活Akt-eNOS信号通路,恢复肺动脉内皮功能,目前尚不清楚。另外,HPV和PAR是肺动脉高压形成的基本环节,前期研究发现,U50,488H对肺动脉具有明确的血管舒张效应,对肺动脉平滑肌细胞的增殖具有明确的抑制作用,但是这些作用在HPH是否存在?是否由κ-OR所介导也不清楚。本研究拟采用大鼠HPH模型,研究激活κ-OR能否对抗HPH,并进一步从改善内皮功能失调、舒张肺动脉血管和抑制肺动脉血管增殖等方面阐明κ-OR在抗HPH中的作用及可能机制。研究结果可为HPH的预防和治疗提供新的受体靶点,也为临床应用阿片类物质预防和治疗HPH提供实验依据,因而具有一定的理论和临床应用意义。目的:1.研究激活κ-OR在抗HPH中的作用。2.探讨激活κ-OR对HPH大鼠肺血管的舒张效应。3.探讨激活κ-OR对低氧引起的肺动脉平滑肌细胞增殖的影响4.探讨激活κ-OR对HPH大鼠内皮功能失调的影响方法:1.模拟海拔5000~5500米气压环境(大气压50kPa,氧浓度约10%),通过低压低氧动物仓,构建HPH动物模型。在整体动物上观察κ-OR激动剂U50,488H与κ-OR阻断剂nor-BNI对HPH形成的影响。2.自大鼠右侧颈外静脉插入直径为1mm的聚乙烯塑料导管,沿上腔静脉进入右心房、再通过三尖瓣口进入右心室,最后到达肺动脉干。运用RM-6280多道智能生理信号采集和记录系统,测量大鼠平均肺动脉压(mPAP)和右心室压力(RVP)等肺血流动力学指标,并通过该系统分析以上指标。3.剖胸取出大鼠心脏,沿室间隔边缘分离出右心室(RV)和左心室以及室间隔(LV+S),称重计算RV、LV+S,以RV/(LV+S)比值和RV/BW(体重)比值来反映右心室肥厚程度。Western blot法检测肺动脉上κ-OR的蛋白表达情况。ELISA试剂盒检测内源性的κ-OR激动剂强啡肽(DynorphinA)的变化。4.分离HPH大鼠肺动脉,采用离体血管灌流技术,观察κ-OR激动剂U50,488H与内源性的κ-OR激动剂强啡肽(Dynorphin A)对HPH大鼠肺动脉血管环的舒张作用。5.用3H-TdR掺入实验和细胞MTT活性检测,观察κ-OR激动剂U50,488H对低氧下培养的肺动脉平滑肌细胞(PASMCs)增殖的影响。6.采用离体血管灌流技术检测HPH大鼠肺动脉对内皮依赖性舒血管物质ACh的反应及U50,488H腹腔注射对该反应的影响,7.用硝酸还原酶法检测血清NO水平的变化,并观察κ-OR阻断剂nor-BNI、PI3K抑制剂wortmannin、选择性Akt抑制剂AI以及非选择性NOS抑制剂L-NAME对U50,488H刺激NO生成作用的影响。8.建立肺微血管内皮细胞(PMVECs)的原代和传代培养。采用TUNEL法检测U50,488H对低氧时PMVECs凋亡情况的影响,同时应用Western blot法检测低氧环境下给予U50,488H后PMVECs中Akt和eNOS的磷酸化水平。结果:1.大鼠慢性低氧2W后形成稳定的HPH。血流动力学指标mPAP和RVP明显升高。隔天、低氧前10分钟腹腔注射κ-OR激动剂U50,488H(1.5mg/kg)、连续2周,可显著降低低氧两周大鼠的mPAP、RVP以及右心室肥厚指标(RV/(LV+S))和RV/BW,这些效应可被κ-OR阻断剂nor-BNI所阻断。2.慢性低氧可以上调肺动脉上κ-OR的表达,U50,488H可以进一步上调慢性低氧时肺动脉上κ-OR的表达,该作用可被κ-OR阻断剂nor-BNI所阻断。3.低氧1W和低氧2W均可上调大鼠血清中内源性κ-OR激动剂强啡肽(DynorphinA)的水平,而低氧4W后强啡肽(Dynorphin A)的水平回复至基线水平以下。4. U50,488H可呈浓度依赖性地舒张HPH大鼠的离体肺动脉,该作用可以被κ-OR阻断剂nor-BNI和非选择性NOS抑制剂L-NAME所阻断。强啡肽(DynorphinA)对HPH大鼠离体肺动脉亦具有显著的舒张作用,该作用可被κ-OR阻断剂nor-BNI所完全阻断。5. PASMCs在低氧条件下3H-TdR掺入量和MTT的OD值明显升高,而U50,488H可以明显降低低氧条件下培养的大鼠PASMCs的3H-TdR掺入量和MTT的OD值,该效应呈明显的浓度依赖性(10~100μmol/L),且该作用可被κ-OR阻断剂nor-BNI所阻断。6. U50,488H可改善HPH大鼠对内皮依赖性血管舒张剂乙酰胆碱(ACh)的舒张效应。7. U50,488H可明显增加慢性低氧大鼠血清中NO的生成,该作用可被κ-OR阻断剂nor-BNI、PI3K抑制剂wortmannin、选择性Akt抑制剂AI以及非选择性NOS抑制剂L-NAME所阻断。8. U50,488H具有抗内皮细胞凋亡的作用,该作用可被κ-OR阻断剂nor-BNI、PI3K抑制剂wortmannin、选择性Akt抑制剂AI以及非选择性NOS抑制剂L-NAME所阻断。9. U50,488H可明显增加PMVECs中Akt和eNOS的磷酸化水平,该效应可被κ-OR阻断剂nor-BNI和PI3K抑制剂wortmannin所阻断。结论:1.激活κ-OR具有抗HPH的作用,低氧早期可刺激大鼠内源性阿片肽Dynorphin的释放,同时上调κ-OR的表达,这可能是机体的一种代偿反应,但尚需进一步确认。2. κ-OR介导的抗HPH的作用机制可能涉及舒张大鼠肺动脉、改善HPH大鼠肺动脉内皮细胞功能以及抑制低氧诱导的PASMCs过度增殖等。3.外源性给予U50,488H可进一步激活κ-OR,其一方面通过NOS途径发挥对HPH大鼠肺血管的舒张效应;另一方面,通过PI3K-Akt-eNOS信号通路改善HPH大鼠肺动脉内皮细胞功能。

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中图分类: > 医药、卫生 > 内科学 > 心脏、血管(循环系)疾病 > 血压异常 > 高血压
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