高蛋氨酸饮食诱导血管内皮损伤大鼠模型的建立、评价及机制研究

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目的:高同型半胱氨酸血症与血管内皮细胞功能紊乱和器质性损伤紧密相关,是心脑血管疾病发生的独立的诱发因素。增加蛋氨酸摄入量可以诱发高半胱氨酸血症,但尚缺乏系统的体内动物实验论证依据。本研究旨在探讨高蛋氨酸饮食诱导血管内皮细胞损伤模型建立的条件、特征、可复制性及其可能机理。  方法:通过动物实验系统研究不同比例添加蛋氨酸饮食和不同周期饲养对大鼠血管内皮细胞损伤模型建立的影响及其可能机制。  1、建模条件的确立和模型特征评价:雄性SD大鼠(n=40),180-220g,随机分为正常饮食对照组(对照组,n=10)、1%高蛋氨酸饮食组(1%组,n=10)、3%高蛋氨酸饮食组(3%组,n=10)和5%高蛋氨酸饮食组(5%组,n=10)。对照组喂饲普通基础饲料,高蛋氨酸饮食组大鼠分别喂饲含1%、3%和5%蛋氨酸的饲料,持续8周。实验开始(0周)、第2周、4周、6周和8周末行尾静脉取血,采用Elisa法检测血清同型半胱氨酸(Hcy)、一氧化氮(NO)和内皮素(ET)含量评价血管内皮功能障碍,采用扫描电镜观察主动脉弓血管内皮细胞形态;  2、模型可复制性研究:另取雄性SD大鼠(n=48)随机分为正常饮食对照组(n=12)、1%组(n=12)、3%组(n=12)和5%组(n=12),持续8周。每组随机选取6只大鼠,收集血液和主动脉组织样本。其余各高蛋氨酸组大鼠全部置换成正常饮食,持续2周后(10周末),收集全部剩余大鼠的血液和主动脉样本。取8周和10周的血清和组织样本重复上述方法1中指标检测;  3、成模机理研究:取上述动物实验8周末血清和主动脉组织样本,Elisa法检测血清白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和主动脉诱导型一氧化氮合成酶(iNOS)含量;Western blot法检测主动脉NF-κB、磷酸化IκB-α、巨噬细胞趋化因子(MCP)和环磷酸鸟苷(cGMP)蛋白表达;用血清样品液相色谱-质谱(LC-MS)代谢组学方法分析血管内皮损伤模型大鼠与正常大鼠间的差异性物质分析。  结果:  1、不同比例添加蛋氨酸饮食与不同饲养周期对大鼠血清Hcy水平具有显著地交互作用(P时间×组别<0.05)。与对照组相比,1%组大鼠血清Hcy含量在饲养第8周显著升高(P=0.026),而3%和5%组大鼠血清Hcy含量分别在在饲养第4周和第6周显著升高,差异具有极显著性(P<0.01);与正常饮食对照组相比,3%和5%组大鼠血清NO、NOS含量显著下降而ET含量显著升高,且NO/ET比值显著降低,差异均具有显著性(P组间<0.05);扫描电镜显示1%组大鼠血管内皮细胞排列紊乱、胞间隙明显增宽、偶见有细胞碎片和血细胞附着;3%组呈典型“虫蚀”样变,病灶边缘呈锯齿状,散在血细胞和细胞碎片;5%组血管内皮大片崩解或脱落,胶原裸露,伴有大量血细胞附壁、血栓形成和脂质沉积。  2、8周高蛋氨酸饲料和10周混合饲料(8周高蛋氨酸+2周正常饲料)均可以明显提高大鼠血清Hcy和ET而降低NO水平,且与对照组相比差异均具有显著性(P组间<0.05);10周混合饲料各组与相应8周高蛋氨酸饮食组相比,上述指标均无明显改变,且差异均无显著性。  3、与正常饮食对照组相比,8周末3%和5%组血清IL-6和TNF-α含量显著升高,且差异具有显著性(P<0.05),仅5%组大鼠主动脉iNOS含量显著低于对照组;Western blot结果显示,8周末3%和5%组大鼠主动脉NF-κB表达显著高于对照组,而IκB-α和cGMP蛋白表达明显低于对照组。  结论:低比例蛋氨酸饲料长期喂养和高比例蛋氨酸饲料短期喂养可诱导血管内皮出现不同程度的功能障碍和炎性损伤,且具有可复制性和短期不可逆性,是一种建立血管内皮细胞损伤动物模型有效无创易行的方法。高蛋氨酸饮食诱导的血管内皮损伤的主要机制可能与IκB/NF-κB介导的炎症通路异常活化有关,这尚需要进一步深入研究予以证实。
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