基質(zhì)金屬蛋白酶和細(xì)胞凋亡在鈣化主動脈瓣中的表達(dá)及意義.pdf

1、心臟瓣膜疾病是我國的多發(fā)病，隨著我國生活健康水平的提高人均壽命延長，我國老年人口逐漸增多，臨床上因主動脈瓣鈣化需要外科手術(shù)治療的老年患者明顯增多。心臟瓣膜鈣化不僅引起瓣膜功能的異常，還能導(dǎo)致心力衰竭、感染性心內(nèi)膜炎、傳導(dǎo)阻滯、血栓栓塞、甚至猝死。早在二十世紀(jì)初期著名的病理學(xué)家Monckeberg提出主動脈瓣鈣化是一個與風(fēng)濕熱或衰老有關(guān)的被動的病理過程，在過去的幾十年中通過大量的研究，主動脈瓣鈣化的病因機(jī)制發(fā)生了重大的變化。有研究認(rèn)為主動

2、脈瓣鈣化是一個主動的慢性炎癥反應(yīng)過程，目前主動脈瓣膜鈣化機(jī)理及發(fā)病機(jī)制尚不清楚。近年來隨著對細(xì)胞凋亡和基質(zhì)金屬蛋白酶在骨骼發(fā)育中作用認(rèn)識深入，細(xì)胞凋亡和基質(zhì)金屬蛋白酶可能在主動脈瓣膜鈣化形成中起重要作用。基質(zhì)金屬蛋白酶是一組鋅離子依賴的內(nèi)肽酶，以酶原的形式分泌，它能降解包括纖維膠原在內(nèi)的所有細(xì)胞外基質(zhì)成分，它與其自身抑制因子通過激活和表達(dá)的平衡作用來影響組織重構(gòu)[2]。細(xì)胞凋亡是細(xì)胞死亡的一種形式，其形態(tài)學(xué)特征表現(xiàn)為細(xì)胞皺縮，核碎裂及染

3、色質(zhì)濃縮，細(xì)胞凋亡是一個有許多酶參與的需要能量的過程。研究證實(shí)細(xì)胞凋亡參與許多心血管疾病的病理過程，而且細(xì)胞凋亡可能在組織重構(gòu)過程中發(fā)揮了重要的作用。 目的：本試驗(yàn)旨在研究基質(zhì)金屬蛋白酶-2(MMP-2)及其組織抑制物(TIMP-2)和細(xì)胞凋亡在退行性主動脈瓣鈣化病理過程中的作用，初步探討主動脈瓣鈣化發(fā)生的病理機(jī)制，為今后主動脈瓣鈣化的預(yù)防和治療提供理論基礎(chǔ)。 方法：通過臨床手術(shù)取材獲取15例退行性鈣化主動脈瓣及10例非

4、鈣化主動脈瓣膜，分為鈣化組和非鈣化組，分別對兩組瓣膜進(jìn)行免疫組化染色、TUNEL檢測，并應(yīng)用光鏡電鏡技術(shù)對兩組瓣膜進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察，研究鈣化瓣膜和非鈣化主動脈瓣膜中基質(zhì)金屬蛋白酶-2(MMP-2)及其組織抑制物(TIMP-2)，的表達(dá)和細(xì)胞凋亡情況，并在光鏡電鏡下觀察兩組瓣膜超微結(jié)構(gòu)改變。 結(jié)果： 1.光鏡下鈣化瓣膜膠原纖維增生致密，邊緣模糊，排列紊亂可見粘液樣變性，脂質(zhì)聚集，細(xì)胞核固縮減少，彈力纖維崩解，細(xì)小的鈣鹽首先沉

5、積于瓣膜基底部、膠原纖維粘液樣變性及脂質(zhì)聚集區(qū)域，內(nèi)皮層凹凸不平、完整性破壞，內(nèi)皮細(xì)胞數(shù)減少。非鈣化瓣膜膠原纖維排列規(guī)整，內(nèi)皮細(xì)胞數(shù)目多，內(nèi)皮層完整。 2.免疫組化結(jié)果顯示鈣化的主動脈瓣細(xì)胞外基質(zhì)及內(nèi)皮層下細(xì)胞密度明顯增加，可見大量的棕黃色顆粒，MMP-2、TIMP-2為中、重度著色，陽性細(xì)胞顯著增多，呈長形或星狀分布在細(xì)胞外基質(zhì)及內(nèi)皮層下部位。非鈣化瓣膜僅可見散在的棕黃色顆粒分散在細(xì)胞外基質(zhì)中，MMP-2、TIMP-2陽性細(xì)胞

6、數(shù)目少且著色淺。比較兩組MMP-2、TIMP-2的表達(dá)情況，P<0.01差異具有顯著性意義。 3.在TIJNEL檢測中，鈣化的主動脈瓣較非鈣化瓣膜細(xì)胞凋亡數(shù)明顯增多，平均細(xì)胞凋亡指數(shù)為0.71±9.07 vs0.21±6.83，P<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。 4 電鏡下觀察鈣化的主動脈瓣組織顯示，瓣膜中細(xì)胞成分明顯減少，纖維細(xì)胞皺縮成長梭形，細(xì)胞核固縮，胞漿中可見變性的線粒體及空泡狀殘余體，細(xì)胞外基質(zhì)中可見較多的基質(zhì)小泡，間質(zhì)

7、鈣化并聚集。內(nèi)皮損傷從局灶單個內(nèi)皮細(xì)胞碎裂到整個內(nèi)皮的廣泛剝脫程度不一，特別是在瓣膜的主動脈面。鈣化的瓣膜中內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的細(xì)胞核出現(xiàn)細(xì)胞凋亡，凋亡細(xì)胞發(fā)生了重要的核染色質(zhì)邊集和細(xì)胞質(zhì)濃集，成纖維細(xì)胞的凋亡細(xì)胞碎片中觀察到鈣的沉積。退化產(chǎn)物和細(xì)胞器為鈣參與瓣膜組織鈣化提供了基質(zhì)物質(zhì)。 結(jié)論： 1.MMP-2、TIMP-2的異常表達(dá)破壞了細(xì)胞外基質(zhì)的合成和降解平衡，基質(zhì)降解增加；MMP-2、TIMP-2聚集在內(nèi)皮下與

8、內(nèi)皮的損害有關(guān)，它不僅影響基質(zhì)退變還參與基質(zhì)的重構(gòu)。 2.主動脈瓣膜成纖維細(xì)胞凋亡與內(nèi)皮損傷的嚴(yán)重程度密切相關(guān)，細(xì)胞凋亡破壞了內(nèi)皮細(xì)胞的完整性，從而使濾過的鈣增加并沉積到瓣膜組織深層。 3.凋亡的成纖維細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞碎片中，退化產(chǎn)物為鈣結(jié)合提供了基礎(chǔ)物質(zhì)，促進(jìn)了瓣膜鈣化的進(jìn)展。 4 目前基質(zhì)金屬蛋白酶在鈣化瓣膜中的活化和調(diào)節(jié)機(jī)制尚不清楚，我們還需要現(xiàn)代分子學(xué)來進(jìn)一步闡明細(xì)胞凋亡導(dǎo)致鈣化的啟動機(jī)制，這些問題有待今后