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研究背景:
心力衰竭(HF)过程中,神经内分泌系统被激活[1],包括中枢神经系统(CNS)发出的交感神经冲动增加,肾素-血管紧张素-醛固酮(RAA)系统激活,心房利钠肽和脑利钠肽的释放增加,抗利尿激素(ADH)的非渗透性释放,以及各种内皮激素和炎性细胞因子的合成增多,这些因素通过协同和拮抗在心力衰竭发生发展过程中起重要作用,心力衰竭晚期ADH的过度分泌促使水钠潴留,造成稀释性低钠血症,进一步加重心衰。
临床研究显示伴低钠血症的心力衰竭患者的3年病死率较正常血钠的心力衰竭患者高1倍以上。心力衰竭患者伴低钠血症的具体机制目前仍未完全阐明,但是ADH则被认为是低钠血症产生的中心环节[2]。ADH是由下丘脑视上核、室旁核分泌,具有收缩血管、升高血压、抗利尿和促进心肌肥厚的作用。因此,为纠正低钠血症,缓解心衰病情进展,ADH拮抗剂的研究已开始受到重视[3-6]。
在临床中观察到,重型颅脑损伤后往往合并严重的水钠失衡,其中中枢性低钠血症最为常见,约占31.5%[7],这些患者发病后2h血清ADH即出现升高,72h达高峰,最终导致水潴留而产生稀释性低钠血症。由此可见,应激后下丘脑兴奋性的改变,导致ADH分泌的快速、显著反应。心衰晚期,通过改变CNS兴奋性,抑制ADH的分泌从而阻断ADH所致的低钠血症等恶性循环,对于缓解患者的病情具有潜在的医学价值,可能成为未来有效的治疗措施。
离子通道是参与调节CNS兴奋性的基础[8]。电压依赖性钾通道(Kv)在CNS中的重要作用已引起人们的广泛关注。Kv2.1属于Kv钾通道Shab家族成员,在大脑、小脑和海马中含量较多[9],而在下丘脑中的表达与功能尚未见有报道。本课题研究下丘脑Kv2.1的表达以及对ADH分泌的影响,为心衰晚期稀释性低钠血症的纠正提供分子生物学机制,期望为心衰治疗探索新途径。
目的:
1.探讨KV2.1在下丘脑的分布及与ADH分泌阳性细胞的定位关系
2.探讨心力衰竭大鼠下丘脑Kv2.1的表达与ADH分泌的变化
3.探讨钾通道阻滞剂对下丘脑神经元细胞ADH表达的影响
方法:
健康雄性SD大鼠(200-250g)40只随机分成2组,假手术组(Group SH,n=10)和心肌梗死心衰组(Group MI-HF,n=30)。Group MI-HF大鼠左侧开胸术,丝线结扎左前降支近端,心电图确认心肌梗死后,SPF环境中喂养。8周后,以心肌梗死面积>30%、超声心动图心功能、血流动力学等指标,筛选心力衰竭模型。Group SH大鼠相应部位穿线不结扎,相同条件喂养。实验结束处死动物,取其下丘脑组织,用Real Time-PCR测定下丘脑Kv2.1 mRNA水平,用WB测定Kv2.1的蛋白水平;免疫荧光检测下丘脑Kv2.1和ADH的表达及分布;用放射免疫的方法测定血清中ADH的含量,生化检测血电解质。在细胞水平上,培养SD乳鼠下丘脑神经元,并用Kv2.1拮抗剂stromatoxion干预培养,WB测定干预后ADH的蛋白水平。各实验数据为实验重复3次的平均值,以均数±标准差表示。用SPSS13.0统计软件,以两组比较的t-test分析组内的差异,两组数据间的相关性采用Pearson相关分析。
结果
1.Group MI-HF血清ADH浓度高于Group SH(P<0.05),并且ADH与心脏射血分数呈负相关。
2.免疫荧光提示,Group MI-HF与Group SH下丘脑均存在Kv2.1的广泛表达,ADH在视上核(SON)的神经内分泌大细胞区域表达最多,并且该处Kv2.1表达量多于周围非大细胞区域。ADH在室旁核(PVN)区域也有少量表达。
3.动物实验证实,与对照组比较,Group MI-HF下丘脑Kv2.1蛋白的表达水平下降(P<0.05),然而Kv2.1mRNA的表达却增高(P<0.05)。
4.细胞水平发现,采用Kv2.1的抑制剂Stromatoxin后,ADH蛋白的表达水平呈有意义增高(P<0.05)。
结论:
1.在下丘脑视上核(SON)的大细胞区域,Kv2.1和ADH的荧光表达均呈阳性,首次证实了两者的共表达。
2.整体动物水平,心衰大鼠下丘脑Kv2.1的蛋白表达下降伴随着ADH的分泌增加。
3.细胞水平Kv2.1抑制剂可以促进下丘脑神经元ADH的分泌,提示Kv2.1的功能受到抑制,可以促进ADH分泌。
4.心衰时,血清ADH水平升高与心功能降低具有相关性。