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高血压(hypertension,HPA)是心血管病最主要的危险因素,对于高血压的发病机制,目前已经提出了多种假说,最基本的原因是血清电解质和体内水平衡的失调,其中血管平滑肌细胞(vascular smooth muscular cells,VSMCs)胞浆游离Ca2+浓度(intracellular free calcium concentration,[Ca2+] i)稳态的失衡及过度增殖是近几年来研究的重点。胞膜窖(caveolae)在脉管系统中分布广泛,包含多种与细胞内[Ca2+]i调节有关的通道蛋白,在细胞表面的信号传递中发挥着重要的作用。Caveolin是Caveolae的标志性结构蛋白,其中Caveolin-1(Cav-1)是细胞内Ca2+浓度波动的重要调节因子,对血管张力影响最大。已有研究证明在肺高压大鼠主动脉上上调的Caveolae能够影响非选择性阳离子通道功能。本研究通过两肾一夹(two-kidney one-clip,2K1C)手术狭窄一侧肾动脉诱导构建HPA大鼠模型,,比较Cav-1、TRPC1和TRPC6的mRNA和蛋白表达变化,利用甲基β环糊精(Methyl-β-cyclodextrin,MβCD)破坏主动脉Caveolae结构,观察Caveolae对激动剂诱导大鼠主动脉收缩效应的作用。在细胞水平加入Cav-1特异增强性多肽(Caveolin-1 scaffolding domain enhancing peptide,CSD-p)处理大鼠主动脉平滑肌细胞(aortic arterial smooth muscle cells,AoSMCs),进一步证实上调的Caveolae对激动剂诱导大鼠AoSMCs[Ca2+]i升高的影响。本研究同样在阻力小血管肠系膜上动脉三级分支上进行实验,并与主动脉结果对比分析,探讨Caveolae在高血压发病中的作用及机制,为高血压发病机制的研究以及疾病治疗的突破寻找更多的实验思路和理论依据。 目的:观察Caveolae和Cav-1在2K1C诱导HPA大鼠主动脉和肠系膜动脉中的作用及机制,为高血压发病机制的研究及靶向治疗提供新的科研依据。 方法:SD雄性大鼠实施2K1C手术狭窄一侧肾动脉诱导继发性HPA的发生,采用: ①血流动力学和透射电镜检测方法,测定大鼠体循环收缩压(systolic blood pressure,SBP)和舒张压(diastolic blood pressure,DBP),观察主动脉上Caveolae数量的变化; ②Real-time Q-PCR和Western blot检测方法,测定大鼠主动脉及肠系膜上动脉三级分支标本Cav-1及TRPC1/6表达水平的变化; ③血管环张力检测方法,测定MβCD通过破坏Caveolae,对KCl及内皮素-1(endothelin-1,ET-1)诱导大鼠主动脉收缩效应的影响; ④DMT微血管环张力检测方法,测定MβCD通过破坏Caveolae,对KCl及ET-1诱导大鼠肠系膜上动脉三级分支收缩效应的影响; ⑤进一步验证Cav-1对激动剂引起钙通道功能变化的影响,利用Fluo-3荧光检测[Ca2+]i方法,测定CSD增强肽CSD-p对CPA/OAG诱导的大鼠AoSMCs内[Ca2+]i升高的影响。 结果:与正常组相比: ①2K1C模型大鼠的体循环SBP及DBP均显著增高,提示模型制备成功,同时透射电镜下观察到2K1C模型大鼠AoSMCs上Caveolae的数量也显著增多; ②2K1C模型大鼠主动脉标本Cav-1及TRPC1/6的mRNA和蛋白的表达水平均明显增多,提示2K1C模型大鼠主动脉的Cav-1表达上调,ROCC和SOCC功能增强; ③在2K1C大鼠上KCl诱导的主动脉环收缩出现增强,MβCD通过耗竭AoSMCs膜胆固醇(cholesterol,Chol)破坏Caveolae的结构完整,对KCl诱导的大鼠主动脉收缩效应无影响,提示VDCC在主动脉上与Caveolae及Cav-1关系并不密切; ④MβCD破坏Caveolae的完整性,抑制ET-1诱导的大鼠主动脉收缩效应,并且破坏Caveolae后对2K1C大鼠ET-1诱导主动脉收缩效应的抑制作用更加明显,提示ROCC和SOCC与Caveolae及Cav-1在主动脉上关系密切; ⑤外源性Chol能够逆转MβCD对激动剂诱导收缩效应的抑制作用,证实了MβCD破坏Caveolae的完整性是通过耗竭Caveolae中的Chol; ⑥2K1C组大鼠AoSMCs上OAG及CPA诱导的[Ca2+]i在静息水平和钙内流幅度上均有显著增高,但加入Cav-1增强肽处理后,CPA诱导的钙内流升高幅度在CON组和2K1C组上皆无显著影响,提示2K1C大鼠主动脉上ROCE与SOCE功能都出现增强,但SOCE与Caveolae及Cav-1关系在主动脉上并不密切; ⑦Cav-1增强肽处理大鼠AoSMCs,2K1C组OAG诱导的[Ca2+]i升高幅度显著增高,从细胞水平证实2K1C大鼠AoSMCs中Cav-1的上调对ROCE功能增强有不可或缺的关系; ⑧2K1C模型大鼠肠系膜上动脉三级分支标本Cav-1及TRPC1/6的mRNA表达水平无明显变化,提示2K1C模型大鼠肠系膜上动脉三级分支的Caveolae及非电压依赖性钙通道功能无明显变化; ⑨在2K1C大鼠上KCl诱导的肠系膜上动脉三级分支收缩出现增强,但与Caveolae结构完整性关系并不密切; ⑩肠系膜上动脉三级分支上破坏Caveolae后,电压依赖性钙通道激活诱导的血管收缩效应在2K1C组上无明显区别,提示Caveolae及Cav-1在2K1C大鼠肠系膜上动脉三级分支上与电压依赖性钙通道关系并不密切。 结论: 胞膜窖和Cav-1广泛存在于VSMCs上,主动脉胞膜窖和Cav-1持续上调并增强ROCE功能可能是HPA的发病因素之一。但对阻力血管肠系膜动脉三级分支,Caveolae功能的变化对钙通道的作用没有明显影响。本论文通过揭示对2K1C模型大鼠中Caveolae的作用及其与Ca2+通道关系进行研究,为高血压发病机制的研究和其治疗途径的突破提供新的思路。