藥物及干細(xì)胞對大鼠心肌梗死后左室重構(gòu)的作用.pdf

1、急性心肌梗死(AMI)是嚴(yán)重危害人類健康的常見病、多發(fā)病。急性心肌梗死發(fā)生后，由于血液動力學(xué)的介導(dǎo)及神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)激活的作用，心室會發(fā)生重構(gòu)，從而影響預(yù)后。心室重構(gòu)與心力衰竭(CHF)、嚴(yán)重心律失常等嚴(yán)重并發(fā)癥的發(fā)生有關(guān)，是影響AMI近、遠(yuǎn)期預(yù)后的主要原因。其中，左心室重構(gòu)程度越嚴(yán)重，其預(yù)后也就越差，并最終可以導(dǎo)致CHF和死亡。因此研究心肌梗死后心室重構(gòu)的機(jī)制與治療對心肌梗死的基礎(chǔ)研究及臨床應(yīng)用都具有重要的指導(dǎo)價值。 心肌梗死后

2、引起心室重構(gòu)的原因較多，包括血流動力學(xué)改變、神經(jīng)激素的刺激、炎癥刺激和一些其他的未知原因。近年來研究發(fā)現(xiàn)，炎癥因子、細(xì)胞因子、氧自由基和心肌細(xì)胞的凋亡等均參與了左室重構(gòu)的發(fā)生。此外，細(xì)胞內(nèi)外的許多刺激信號都可以激活一種轉(zhuǎn)錄因子——核因子-κB(NF-κB)，激活的NF-κB又能夠啟動多種生物活性物質(zhì)包括細(xì)胞因子、粘附分子、炎性遞質(zhì)等的基因轉(zhuǎn)錄，從而引起細(xì)胞和組織的損傷。 NF-κB是一類與多種基因的啟動子和增強(qiáng)子上的κB位點發(fā)生

3、特異性結(jié)合并促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)的總稱。在諸多的炎性因子中，NF-κB對左室重構(gòu)及心衰的發(fā)生發(fā)展起了重要的作用，它調(diào)節(jié)許多致炎因子如腫瘤壞死因子(TNF-α)、白介素-6(L-6)以及細(xì)胞間粘附分子(ICAM-1)、血管細(xì)胞粘附分子(VCAM-1)、單核細(xì)胞趨化蛋白(MCP-1)等的基因轉(zhuǎn)錄，而這些因子引起心肌細(xì)胞的肥厚及心肌細(xì)胞的凋亡，并影響心肌的收縮功能，從而導(dǎo)致心室重構(gòu)的發(fā)生和心功能的降低。 氧自由基包括超氧陰離子、羥自由

4、基等。氧自由基生成后在體內(nèi)通過一系列的反應(yīng)，產(chǎn)生多種具有高活性的氧還原中間代謝產(chǎn)物。這些具有高活性的氧還原中間代謝產(chǎn)物稱為活性氧?；钚匝蹩梢該p傷心肌細(xì)胞的細(xì)胞膜、線粒體，使蛋白變性膠連，并促進(jìn)粘附分子的表達(dá)，參與左室重構(gòu)的發(fā)生發(fā)展。目前，國內(nèi)外對于心肌缺血再灌注后的氧自由基的變化研究較多，而對冠脈完全阻塞后心肌細(xì)胞氧自由基的產(chǎn)生及其在心室重構(gòu)中發(fā)揮作用的機(jī)制報道甚少。 卡維地洛是第三代β腎上腺素能受體阻斷劑，除了非選擇性阻滯β受

5、體外，兼有α1受體阻滯與抗氧化作用?？ňS地洛通過阻滯α1受體降低心臟后負(fù)荷，阻滯β受體降低心肌耗氧量，阻滯兒茶酚胺對心臟的毒性作用。國內(nèi)外許多臨床報道證實其具有逆轉(zhuǎn)心肌梗死后左室重構(gòu)及改善心功能的作用，但對其在心梗后的抗炎及抗氧化作用方面的具體機(jī)制研究尚未見報道。 心肌細(xì)胞存在過氧化物酶體增殖物激活受體(PPARs)的表達(dá)，PPARs在生理狀態(tài)下調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖和炎癥反應(yīng)。PPAR屬于核內(nèi)受體大家族，有3種亞型：PPARα、PPA

6、Rβ和PPARγ，主要功能是調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。近年來研究發(fā)現(xiàn)，PPAR可以非DNA結(jié)合方式干擾NF-κB、轉(zhuǎn)錄信息轉(zhuǎn)錄物和激活物(STAT)以及活化蛋白-1(AP-1)的信息轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑而抑制基因轉(zhuǎn)錄。噻唑烷二酮(TZD)類胰島素增敏劑，如吡格列酮、曲格列酮等是臨床上治療糖尿病的新藥，是體內(nèi)過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)高親和力的配體。在豬的心肌梗死模型中給予PPARγ激動劑匹格列酮可以改善心室重構(gòu)及心功能，同時伴有心肌炎性因子的水

7、平下降；另一種PPARγ激動劑羅格列酮在缺血再灌注模型的研究中也顯示有抑制CD11b/CD18和細(xì)胞因子的作用，曾有報道胰島素增敏劑曲格列酮、匹格列酮可以逆轉(zhuǎn)心肌梗死后的左室重構(gòu)，但尚無羅格列酮對大鼠心梗后心室重構(gòu)及心功能影響的報道。 近年來，心肌梗死后干細(xì)胞的治療引起了人們極大的關(guān)注。骨髓干細(xì)胞有分化成心肌細(xì)胞并與局部心肌細(xì)胞形成電-機(jī)械耦連的潛能。但目前關(guān)于干細(xì)胞的治療仍存在許多問題，如干細(xì)胞的移植時機(jī)等等。在心肌梗死的急性

8、期，由于局部的炎癥反應(yīng)使得干細(xì)胞很難存活。但也有人認(rèn)為，在心肌梗死的早期，干細(xì)胞可以通過釋放一些細(xì)胞因子促進(jìn)心臟功能的恢復(fù)。因此明確干細(xì)胞的最佳治療時機(jī)有重大的臨床意義。 鑒于當(dāng)前的研究基礎(chǔ)和現(xiàn)狀，本課題對目前尚未見到研究報道的有關(guān)內(nèi)容，如卡維地洛和羅格列酮對心肌梗死后心室重構(gòu)的作用及其機(jī)制進(jìn)行了研究。目的在于探討NF-κB、氧自由基在心肌梗死后左室重構(gòu)中的作用，同時以NF-κB、氧自由基為目標(biāo)，尋找藥物治療心肌梗死的新途徑；尋

9、找干細(xì)胞治療心梗的最佳時機(jī)。 研究內(nèi)容：1.NF-κB、氧自由基在心肌梗死后左室重構(gòu)中的作用；2.卡維地洛對心肌梗死后NF-κB、氧自由基的影響及對左室重構(gòu)的作用；3.羅格列酮對心肌梗死后NF-κB、氧自由基的影響及對左室重構(gòu)的作用；4.骨髓干細(xì)胞對大鼠心肌梗死后的治療研究。 研究方法：1.取雌性Wistar大鼠100只，隨機(jī)分為心肌梗死組和卡維地洛治療組，制作心梗模型。另取20只大鼠作為假手術(shù)組。術(shù)后3天，治療組給予卡

10、維地洛灌胃治療，心梗組和假手術(shù)組給予等量生理鹽水灌胃。4周后進(jìn)行心臟多普勒超聲檢查，凝膠滯留電泳法檢測NF-κB活性以及分光光度法檢測心肌中超氧陰離子和羥自由基的產(chǎn)生情況。2.取雌性Wistar大鼠110只，隨機(jī)分為心肌梗死組和羅格列酮1組、羅格列酮2組、羅格列酮3組，另設(shè)假手術(shù)組。術(shù)后3天，羅格列酮各組分別給予小、中和大劑量羅格列酮灌胃，心梗組和假手術(shù)組均給予等量生理鹽水灌胃。4周后進(jìn)行心臟多普勒超聲檢查及凝膠滯留電泳法檢測NF-κB

11、活性以及分光光度法檢測心肌中超氧陰離子和羥自由基的產(chǎn)生情況。3.取Wistar大鼠80只，隨機(jī)分為急性心梗組和陳舊性心梗組，每組又分別設(shè)對照組和治療組各20只。對各組的治療組大鼠開胸行骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(同種異體)直接心肌注射(急性期組在梗后3天注射，陳舊心梗組在梗后4周注射)，對照組給予等量細(xì)胞培養(yǎng)基注射。4周后進(jìn)行心臟超聲檢查，同時做心臟切片進(jìn)行免疫熒光染色。 結(jié)果：1.心肌梗死4周后，超聲心動圖結(jié)果顯示：心梗組大鼠心功能降低

12、，左室舒張末內(nèi)徑(LVEDD)、左室收縮末內(nèi)徑(LVESD)均增大，射血分?jǐn)?shù)(EF)(24.1±5.0)降低；心肌NF-κB活性(3±1.7)增高，超氧陰離子自由基(226.73±47.14)、羥自由基水平(557.64±65.53)升高。經(jīng)卡維地洛干預(yù)后，大鼠心功能改善，NF-κB活性(1.8±0.7)及超氧陰離子自由基(156.49±21.17)、羥自由基水平(161.59±24.38)降低。2.心肌梗死4周后，與假手術(shù)組相比，心肌

13、梗死組大鼠超聲心動圖示LVEDD(9.44±0.92)、LVESD(8.90±0.73)明顯增大，EF(19.56±3.93)減小；心肌中NF-κB活性及超氧陰離子(239.89±18.71)和羥自由基(542.32±14.39)水平升高(P＜0.01)。與未治療組相比，羅格列酮治療1、2、3組的超聲心動圖示LVEDD(9.28±1.04，9.29±0.45，9.22±0.42)無明顯變化(P＞0.05)，但LVESD(8.16±0.8

14、2，7.73±0.37，7.01±0.65)減小(P＜0.05)，EF(27.47±8.87，33.56±6.39，41.78±6.42)增大(P＜0.05)，；心肌NF-κB活性降低及超氧陰離子(212.53±18.23，193.72±23.07，163.56±33.15)和羥自由基(335.85±41.37，304.17±16.56，268.27±15.25)水平降低(P＜0.05)，且呈劑量依賴性，大劑量較小劑量效果更明顯(P＜0

15、.05)。3.大鼠骨髓干細(xì)胞離體誘導(dǎo)分化2周之后，這些細(xì)胞表現(xiàn)出心肌細(xì)胞的一些特征。免疫熒光顯示這些細(xì)胞表達(dá)連接素connexin43。在體實驗中，細(xì)胞移植后4周，超聲顯示急性心梗治療組的左室功能好于對應(yīng)的對照組，而陳舊性心梗治療組的左室功能與對應(yīng)的對照組幾乎沒有區(qū)別。免疫熒光結(jié)果也顯示在急性心梗治療組中，干細(xì)胞植入到受損心臟，分化為心肌細(xì)胞并表達(dá)connexin43。而在陳舊性心梗治療組，未發(fā)現(xiàn)有移植的干細(xì)胞存在。 結(jié)論：1.

16、心肌梗死后4周，心臟超聲見左心室腔擴(kuò)張，提示有心室重構(gòu)，同時心肌中NF-κB活性升高，超氧陰離子、羥自由基生成增多；而卡維地洛可以通過抑制NF-κB的活性及超氧陰離子、羥自由基的產(chǎn)生，改善大鼠心室重構(gòu)。2.心肌梗死后4周，心臟超聲示大鼠心功能降低，心肌中NF-κB活性及超氧陰離子和羥自由基水平升高，使用羅格列酮治療可有效改善左室功能，可能是通過抑制心肌中NF-κB活性及超氧陰離子和羥自由基水平實現(xiàn)的，并且這種作用呈劑量依賴性。3.離體實

17、驗表明間充質(zhì)干細(xì)胞具有分化為心肌細(xì)胞的潛能。在體實驗顯示，間充質(zhì)干細(xì)胞移植治療心梗是安全的，而且應(yīng)該在心梗早期進(jìn)行治療。 綜上所述，心肌梗死后心肌細(xì)胞NF-κB活性及超氧陰離子和羥自由基的水平升高，提示其在心梗后的左室重構(gòu)中可能發(fā)揮了重要的作用。以NF-κB及超氧陰離子和羥自由基進(jìn)行干預(yù)治療，可作為進(jìn)行心梗進(jìn)一步研究治療的目標(biāo)。同時對使用卡維地洛和羅格列酮治療心梗時發(fā)現(xiàn)，卡維地洛可以通過抑制NF-κB的活性及超氧陰離子和羥自由基