模擬失重大鼠動(dòng)脈血管氧化應(yīng)激的變化及間斷性人工重力的影響.pdf

1、微重力暴露會(huì)導(dǎo)致心血管的結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生一系列適應(yīng)性變化，航天飛行后再次暴露1G環(huán)境會(huì)導(dǎo)致心血管結(jié)構(gòu)功能失調(diào)影響航天員的工作能力，甚至影響到航天安全。其中以立位耐力不良最為明顯。大量的研究工作表明，航天飛行后立位耐力不良的發(fā)生機(jī)制比較復(fù)雜，失重引起的血容量減少是導(dǎo)致心血管功能失調(diào)的主要因素之一。除此以外，終末器官自身調(diào)節(jié)、中樞整合機(jī)制以及多系統(tǒng)協(xié)調(diào)等多重機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，失重狀態(tài)下，機(jī)體血管的流體靜壓消失，導(dǎo)致全身動(dòng)脈血管的跨壁壓分布發(fā)生變

2、化。腦部以及上半身的血管與正常地面1G重力直立時(shí)相比較處于相對(duì)“高血壓”狀態(tài)，而下半身的血管與1G重力直立時(shí)相比處于“低血壓”狀態(tài)，導(dǎo)致血管的結(jié)構(gòu)和功能出現(xiàn)區(qū)域特異性的適應(yīng)變化。近期的研究工作發(fā)現(xiàn)，在前半身動(dòng)脈，血管發(fā)生肥厚性改變，收縮反應(yīng)增強(qiáng)；而在后半身動(dòng)脈，血管發(fā)生萎縮性變化，收縮反應(yīng)性減弱。動(dòng)脈血管結(jié)構(gòu)的重塑與功能的調(diào)節(jié)的機(jī)制復(fù)雜，此前的研究表明，血管平滑肌細(xì)胞離子通道功能的變化可能參與模擬失重大鼠動(dòng)脈血管功能適應(yīng)性變化；除此之外

3、，NO信號(hào)通路的變化也可能參與動(dòng)脈血管功能重塑。而近期研究發(fā)現(xiàn)，模擬失重大鼠動(dòng)脈血管組織局部腎素-血管緊張素系統(tǒng)（local renin-angiotensin system,L-RAS）呈差異性表達(dá)，在大鼠前半身RAS的主要成份表達(dá)上調(diào)，在后半身則表達(dá)下調(diào)。在研究模擬失重大鼠腦動(dòng)脈RAS表達(dá)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)，模擬失重能夠上調(diào)血管緊張素、血管緊張素II1型受體（AT1R）、血管緊張素轉(zhuǎn)化酶（ACE）mRNA以及蛋白表達(dá)。除此以外，我們還發(fā)現(xiàn)

4、，RAS的變化與血管的舒縮功能有著重要的聯(lián)系。
　　氧化應(yīng)激普遍存在于生物體內(nèi)，但是當(dāng)體內(nèi)氧化應(yīng)激失衡，尤其是在高血壓、動(dòng)脈粥樣硬化等疾病中，AngII變化以及血流的變化會(huì)激發(fā)ROS生成，加重血管的損傷與重塑。除此以外，現(xiàn)有研究表明，O2-·在血管的舒縮反應(yīng)以及NOS的表達(dá)上有著重要的影響。我們先前的工作已經(jīng)表明，氧化應(yīng)激損傷存在于模擬失重大鼠的腦動(dòng)脈以及頸總動(dòng)脈并可能通過調(diào)節(jié)NO的生物活性參與血管的結(jié)構(gòu)重塑與功能調(diào)節(jié)。
　

5、　航天飛行中，航天人員一般采用運(yùn)動(dòng)措施來對(duì)抗失重影響，但是這并不能完全防止長時(shí)間的航天飛行所帶來的影響。更多的對(duì)抗措施正在廣泛被研究，如間斷性人工重力（Intermittent artificial gravity,IAG）。本實(shí)驗(yàn)室前期工作表明，每天恢復(fù)1小時(shí)正常站立體位，能夠?qū)鼓M失重所帶來的大鼠前半身動(dòng)脈收縮增強(qiáng)、血管肥厚，后半身動(dòng)脈收縮減弱、血管萎縮等現(xiàn)象。對(duì)于模擬失重大鼠動(dòng)脈血管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的重塑，氧化應(yīng)激是否發(fā)揮重要作用

6、？氧化應(yīng)激又是如何影響模擬失重所致血管結(jié)構(gòu)與功能的重塑？每天1小時(shí)站立能否改善模擬失重對(duì)血管的影響并改變氧化應(yīng)激水平？都是需要回答的問題。
　　為了研究模擬失重狀態(tài)下動(dòng)脈血管氧化應(yīng)激的變化及其在模擬失重所致動(dòng)脈血管結(jié)構(gòu)重塑與功能調(diào)節(jié)中的作用，我們進(jìn)行了以下工作：
　　（1）觀察21天模擬失重大鼠大腦中動(dòng)脈、頸總動(dòng)脈、腹主動(dòng)脈血管舒張反應(yīng)變化，并在此基礎(chǔ)上觀察NADPH氧化酶抑制劑apocynin與超氧化物歧化酶（SOD）對(duì)血

7、管的舒張反應(yīng)是否有改善作用，每天站立1小時(shí)是否能改善模擬失重對(duì)血管功能所帶來的影響。
　?。?）DHE熒光技術(shù)檢測21天模擬失重大鼠以及每天站立組大鼠大腦動(dòng)脈、頸總動(dòng)脈、腹主動(dòng)脈血管O2-·水平以及丙二醛（MDA）含量檢測法檢測動(dòng)脈血管氧化應(yīng)激損傷程度。
　?。?）采用Western blot技術(shù)檢測21天模擬失重大鼠大腦動(dòng)脈、頸總動(dòng)脈、腹主動(dòng)脈血管NOX4以及p22phox蛋白的表達(dá)變化，觀察模擬失重大鼠氧化應(yīng)激水平變化的

8、機(jī)制以及每天站立1小時(shí)對(duì)其影響。
　　本工作的主要結(jié)果如下：
　　（1）模擬失重大鼠腦動(dòng)脈、頸總動(dòng)脈、腹主動(dòng)脈內(nèi)皮依賴性血管舒張反應(yīng)降低，間斷人工重力對(duì)抗可部分恢復(fù)其舒張功能。
　　離體動(dòng)脈血管環(huán)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：與對(duì)照組相比，21天模擬失重大鼠大腦中動(dòng)脈、頸總動(dòng)脈、腹主動(dòng)脈血管對(duì)乙酰膽堿的最大舒張性反應(yīng)減弱；經(jīng)apocynin以及SOD分別孵育后能夠明顯改善上述血管對(duì)乙酰膽堿的舒張反應(yīng)。而每天1小時(shí)恢復(fù)站立能夠有效改善動(dòng)

9、脈血管的舒張功能。本工作結(jié)果提示：氧化應(yīng)激可能參與了模擬失重狀態(tài)下動(dòng)脈血管舒張反應(yīng)變化。
　?。?）模擬失重大鼠腦動(dòng)脈、頸總動(dòng)脈、腹主動(dòng)脈血管超氧陰離子水平升高，血管氧化應(yīng)激增強(qiáng)，間斷人工重力進(jìn)一步升高血管超氧陰離子水平，MDA含量也發(fā)生了變化。
　　根據(jù)熒光探針（DHE）檢測結(jié)果顯示：21天模擬失重大鼠基底動(dòng)脈、頸總動(dòng)脈、腹主動(dòng)脈O2-·水平較對(duì)照組明顯增高；而每天1小時(shí)恢復(fù)站立加重血管的氧化應(yīng)激水平。MDA含量檢測提示我

10、們，在大鼠腦動(dòng)脈，模擬失重狀態(tài)下以及人工重力干預(yù)后MDA含量降低；在頸總動(dòng)脈及腹主動(dòng)脈，模擬失重提高M(jìn)DA含量，人工重力干預(yù)后MDA含量恢復(fù)。Western結(jié)果表明，SUS組腦動(dòng)脈、頸總動(dòng)脈、腹主動(dòng)脈p22phox蛋白表達(dá)較CON組明顯增高，而STD組p22phox蛋白表達(dá)明顯高于SUS組。本工作結(jié)果提示，NADPH氧化酶可能參與了模擬失重狀態(tài)下動(dòng)脈血管的氧化應(yīng)激損傷的調(diào)節(jié)。
　　以上結(jié)果表明，21天模擬失重降低了大鼠大腦中動(dòng)脈、