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血流动力学的超负荷可以改变心脏与血管的结构及成份。这种反应通常被认为是正常的适应性和防御性反应,可以降低室壁和血管壁的压力,从而维持心脏的正常功能。但是在病理条件下,这种反应可能也会引起心肌的僵硬和心室舒张功能的降低,最终形成心肌重构,导致慢性心衰。这是心脏病发病率及心脏病人死亡率升高的重要高危因素之一。心肌重构是多种因素的综合效应,包括机械牵张、缺血、激素、肽类血管活性物质等。血管紧张素II(AngiotensinII,ANGII)是肾素一血管紧张素系统中的主要活性物质,大量的研究显示,ANGII在心肌肥大,重构及心衰的过程中是一个重要的体液因子。ANGII主要是通过AT1受体途径促进细胞增殖,合成及分泌等,而在调节胶原蛋白代谢的途径中,主要有MAPK途径、TGF—B1/SMAD途径和PLCβ/PKC途径参与。
在心肌重构的过程中,心肌成纤维细胞主要发生以下三种重要的但没有必然联系的改变:1)表达平滑肌Q肌动蛋白并含有收缩性粗纤维,呈现肌纤维样细胞的特征;2)细胞大量增殖;3)分泌大量细胞间质,包括纤维粘连素、层粘连蛋白、及胶原蛋白I和III堆积在组织间隙和血管周围。由于纤维性物质的堆积(所谓的“反应性纤维化”),可改变组织间质的结构及心肌细胞与周围小血管的相互联系,影响心肌的收缩性。已有研究表明,在体外培养的新生大鼠心脏成纤维细胞中,ANGII可以诱导心脏成纤维细胞的增殖并促使其大量分泌胶原蛋白等纤维性物质。因此ANGII在心肌纤维化的发生中起重要的作用,而减少或抑制ANGII效应的药物必然对缓解心肌重构、心肌纤维化及心衰具有重要的意义。
全反式维甲酸(A11-transretinoicacid,atRA)是维生素A的衍生物,通过其相应受体的介导,可以发挥多种生物学作用。我们的实验室已经证实,在自发性高血压大鼠中慢性给予小剂量atRA可以抑制心脏小血管壁的增厚;同时在离体实验中atRA还可以抑制ANGII所诱导的心肌细胞的“去分化”性改变和肥大。另有人报道,在动脉粥样硬化的动物中,atRA可以促进金属蛋白酶的分泌,从而缓解血管壁的纤维化。因此,我们推测atRA对ANGII所诱导的心脏成纤维细胞增殖及分泌的效应可能也有一定的抑制作用。atRA是一种脂溶性小分子,有RAR和RXR两种核内受体,它们可以形成同源及异源二聚体起作用。RXR还可以与核内受体超家族的其它成员如甲状腺素受体和维生素D受体等相结合,形成异源二聚体而发挥广泛的作用,因而也使atRA的作用复杂化。
心脏成纤维细胞和心肌细胞是心脏中主要的细胞类型之一。成纤维细胞的增殖与胶原蛋白的分泌在心肌重构,特别是纤维化的形成,起重要的作用。本实验选用无血清培养的心脏成纤维细胞作为实验对象,观察了ANGII和atRA对心脏成纤维细胞的增殖,细胞内生长转录因子.β1(TGF—β1)的含量及分泌I型和III型对胶原蛋白的影响。
实验中观察到:1)atRA(10~一lO5mol/L)可以明显地抑制ANGII诱导的心脏成纤维细胞的增殖,这种抑制效应呈剂量依赖性;2)用ANGII(10-7moI/L)处理无血清培养的新生大鼠的心脏成纤维细胞2天,可导致心肌成纤维细胞分泌到培养液中的胶原蛋白增多。ANGII的这一效应可被AT1。受体拮抗剂洛沙坦(10-~mol/L)阻断,但不能被AT2受体拮抗剂PDl23319阻断;而应用atRA(10.5mol/L)处理心脏成纤维细胞,可以明显抑制ANGII诱导的I型和III型胶原蛋白分泌的增加;3)ANGII可以促进转化生长因子一βl在细胞内的表达,atRA(10.5mol/L)则可以完全抑制甚至消除ANGII的这种效应。
以上结果显示,atRA可以抑制ANGII诱导的心脏成纤维细胞的增殖和对胶原蛋白的分泌。
本实验提示,atRA作为一种诱导分化的药物,可以对ANGII诱导的心肌纤维化产生一定的抑制作用。这对于进一步揭示心肌重构的发生机制及防治心肌纤维化可能具有一定的研究意义。