Rho激酶在模擬失重所致大鼠動脈收縮反應(yīng)變化中的作用.pdf

1、航天飛行中微重力環(huán)境可引起機(jī)體心血管系統(tǒng)發(fā)生一系列適應(yīng)性改變,待航天員返回地面1G重力環(huán)境或受到其它立位應(yīng)激時,即可引起一系列心血管失調(diào)反應(yīng)的發(fā)生,主要表現(xiàn)為飛行后立位耐力不良及運(yùn)動能力下降。目前,關(guān)于航天飛行后心血管失調(diào)(postflightcardiovasculardysfunction,PFCD)的機(jī)理尚未完全闡明,因此,其仍是重力生理學(xué)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)問題之一。航天員暴露于微重力環(huán)境時,體液由于失去重力的作用而發(fā)生頭向轉(zhuǎn)移,表現(xiàn)

2、為上半身體液相對增多,而下半身相對減少,人體位于地面1G重力環(huán)境時的流體靜壓梯度消失及血流動力學(xué)改變,最終引起機(jī)體動脈血管系統(tǒng)發(fā)生一系列結(jié)構(gòu)與功能重建。大量臥床實(shí)驗(yàn)及飛行后人體實(shí)驗(yàn)結(jié)果均提示,動脈血管系統(tǒng)收縮反應(yīng)異常可能是引起PFCD的主要原因之一。因此,本研究主要關(guān)注引起失重/模擬失重致動脈血管收縮反應(yīng)改變的機(jī)制,以期為闡明PFCD的發(fā)生機(jī)理及進(jìn)一步提出新的行之有效的對抗措施提供依據(jù)。
　　大量血管生物學(xué)研究表明,Rho激酶(R

3、hokinase,Rho-associatedcoiled-coilformingkinase,ROCK)在血管平滑肌細(xì)胞(vascularsmoothmusclecells,VSMCs)收縮功能的調(diào)節(jié)中發(fā)揮了重要作用。ROCK是RhoA的首要效應(yīng)分子,并可接受Rho蛋白家族其他成員的調(diào)節(jié)。研究表明,ROCK接受RhoA的活化信號被激活后,可作用于肌球蛋白輕鏈磷酸酶(myosinlightchainphosphatase,MLCP)使其

4、磷酸化,從而抑制MLCP的活性,進(jìn)而解除其對肌球蛋白輕鏈(myosinlightchain,MLC)的脫磷酸化作用,從而增強(qiáng)VSMCs的收縮。同時,近年研究發(fā)現(xiàn),ROCK也可直接作用于MLC使其磷酸化,從而發(fā)揮介導(dǎo)收縮的作用。目前,有關(guān)ROCK參與高血壓、動脈粥樣硬化等多種心血管疾病中血管收縮反應(yīng)異常調(diào)節(jié)的作用已得到廣泛證實(shí),但有關(guān)其在失重/模擬失重致機(jī)體動脈血管系統(tǒng)收縮功能改變中的作用研究相對較少,且尚無明確結(jié)論。
　　包括本實(shí)

5、驗(yàn)室在內(nèi)的國內(nèi)外多家實(shí)驗(yàn)室前期研究發(fā)現(xiàn),模擬失重可致大鼠動脈血管系統(tǒng)收縮功能發(fā)生區(qū)域特異性改變,但相關(guān)研究主要集中在腦部及后身阻力血管,關(guān)于彈力型大動脈及肌型中動脈的研究相對較少且結(jié)果尚存爭議。因此,本研究采用4周尾部懸吊模擬失重大鼠模型,以彈力型大動脈(頸總動脈、胸主動脈、腹主動脈)及肌型中動脈(股動脈)為研究對象,通過離體血管環(huán)功能實(shí)驗(yàn)觀察其受體及非受體介導(dǎo)的收縮反應(yīng)的變化特點(diǎn)以及ROCK特異性抑制劑Y-27632對其收縮功能的影響

6、。同時,通過免疫蛋白印跡技術(shù)、免疫組織化學(xué)染色(immunohistochemistry,IHC)及ROCK活性檢測等實(shí)驗(yàn)方法檢測ROCKII的表達(dá)及ROCK的活性變化,探討ROCK的表達(dá)或活性改變與模擬失重大鼠動脈血管收縮功能變化的關(guān)系。
　　本研究主要結(jié)果如下:
　　(1)模擬失重致大鼠動脈血管收縮功能發(fā)生區(qū)域特異性改變
　　離體血管環(huán)功能實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),在大鼠前身動脈,與對照組(CON)大鼠相比,懸吊組(HU)大鼠

7、胸主動脈苯腎上腺素(phenylephrine,PE)及KCl介導(dǎo)的收縮反應(yīng)均顯著增強(qiáng),而頸總動脈則僅表現(xiàn)出增強(qiáng)趨勢,并無顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。在大鼠后身動脈,與CON大鼠相比,HU大鼠腹主動脈及股動脈PE及KCl介導(dǎo)的收縮反應(yīng)均顯著降低。
　　(2)Y-27632顯著縮小模擬失重大鼠與正常大鼠之間動脈收縮反應(yīng)的差異
　　利用Y-27632阻斷ROCK作用后,模擬失重大鼠與正常大鼠之間相應(yīng)動脈PE及KCl介導(dǎo)的收縮反應(yīng)的差異均顯著

8、降低。在大鼠前身動脈,Y-27632基本完全消除頸總動脈及胸主動脈PE及KCl介導(dǎo)的收縮反應(yīng)的組間差異。而在大鼠后身動脈,Y-27632顯著縮小腹主動脈及股動脈收縮反應(yīng)的組間差異。同時,與應(yīng)用Y-27632之前相比,上述動脈收縮反應(yīng)組間差異出現(xiàn)時所需血管收縮劑濃度較高,均表現(xiàn)出“遲滯效應(yīng)”。
　　(3)模擬失重致大鼠動脈血管ROCKII的表達(dá)及ROCK活性發(fā)生不同變化
　　免疫蛋白印跡及IHC實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與CON大鼠相比,

9、HU大鼠頸總動脈及股動脈ROCKII表達(dá)顯著降低,胸主動脈ROCKII表達(dá)無明顯改變,而腹主動脈ROCKII表達(dá)顯著增加。ROCK活性檢測實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與CON大鼠相比,HU大鼠頸總動脈、腹主動脈及股動脈肌球蛋白輕鏈磷酸酶靶亞基(myosinlightchainphosphatasetarget-1,MYPT-1)的Thr696位點(diǎn)磷酸化程度顯著降低,而胸主動脈該位點(diǎn)磷酸化程度顯著增強(qiáng)。MLCSer19位點(diǎn)的磷酸化檢測實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與C

10、ON大鼠相比,該位點(diǎn)的磷酸化水平在HU大鼠頸總動脈無顯著變化,在胸主動脈顯著增強(qiáng),而在腹主動脈及股動脈則顯著降低。
　　以上結(jié)果表明,模擬失重可導(dǎo)致大鼠胸主動脈及后身動脈(腹主動脈、股動脈)收縮功能分別發(fā)生增強(qiáng)和減弱的變化,而致頸總動脈收縮功能表現(xiàn)出增強(qiáng)趨勢,且阻斷ROCK作用可顯著縮小甚至完全消除模擬失重大鼠與正常大鼠之間動脈收縮反應(yīng)的差異,提示ROCK參與了模擬失重大鼠動脈血管收縮功能變化的調(diào)節(jié)。同時,ROCK的表達(dá)及活性在模