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5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)是一种内源性生物单胺,主要在肠嗜铬细胞产生并储存于外周血小板,其受体在心血管系统广泛分布,对心血管系统具有广泛的生理和病理作用。已知5-HT参与心肌肥厚病变过程,并通过受体依赖的和非受体依赖的双重机制诱导心肌肥厚,但5-HT与其它传统致肥厚因素的关系,以及在其它传统致肥厚因素诱导的心肌肥厚中的作用和机制,尚不清楚。本课题采用去甲肾上腺素(NE)超负荷诱导的心肌肥厚模型,从整体动物到单个细胞水平,通过研究5-HT2B受体阻断剂对NE超负荷诱导的心肌肥厚、肥厚心肌中心肌细胞的凋亡、在体外对NE诱导的心肌细胞凋亡和线粒体损伤,以及对电生理表型的影响,较系统的探讨5-HT2B受体在NE超负荷诱导的心肌肥厚中的作用和机制,为深入了解心肌肥厚的致病因素,掌握其发生规律,发掘阻断心肌肥厚发生发展新药物靶点,提供新的思路和理论依据。1 5-HT2B受体阻断剂对NE诱导的心肌肥厚的影响采用腹腔注射NE的方法建立大鼠心肌肥厚模型,检测心肌肥厚指数包括左心室重量与体重之比(LVW/BW)和左心室游离壁厚度与体重之比(LVWT/BW),以及心肌组织中5-HT的含量,分析5-HT2B受体阻断剂对NE诱导的心肌肥厚的影响。结果:对NE诱导的肥厚模型动物从第3周起腹腔注射(0.5或2 mg/kg,2/d)SB204741(5-HT2B受体阻断剂)可显著减轻心肌肥厚的程度,并剂量依赖地降低肥厚心肌组织中5-HT的水平;而对腹腔注射生理盐水的对照组动物给予SB204741处理对心肌肥厚指数和心肌组织中5-HT的含量没有影响。对NE诱导的肥厚模型动物应用SDZ SER 08(2另一种5-HT2B受体阻断剂)处理(ip,1 mg/kg,2/d)可产生与上述相同的作用效果。该结果提示:5-HT参与了NE过度刺激诱导的心肌肥厚的进展,其机制可能是通过5-HT2B受体与NE产生协同作用,从而增强NE的作用效果。2 SB204741对NE诱导的肥厚心肌中心肌细胞凋亡的影响采用腹腔注射NE的方法建立大鼠心肌肥厚模型,检测肥厚心肌中心肌细胞的凋亡情况和Bcl-2、Bax、Caspase 3以及5-HT2B受体的表达情况,分析SB204741对NE诱导的肥厚心肌中心肌细胞凋亡的影响。结果:在NE诱导的肥厚心肌中凋亡心肌细胞的数量显著增多,Bax/Bcl-2表达比例显著上调,Caspase 3和5-HT2B受体的表达显著增高;应用SB204741可显著减少肥厚心肌中凋亡心肌细胞的数量,下调Bax/Bcl-2表达比例,降低Caspase 3和5-HT2B受体的表达。该结果提示:5-HT可通过激活5-HT2B受体,促进NE诱导的心肌肥厚的进展和心肌细胞的凋亡。同时,由于肥厚心肌中5-HT2B受体的表达上调和5-HT含量的增高,进一步加强了通过5-HT2B受体的5-HT能信号,使之形成恶性循环。3 SB204741对NE诱导的心肌细胞凋亡和线粒体损伤的影响为了排除体内其它物质的干扰以及代偿效应,分离培养大鼠乳鼠心肌细胞,采用Heochst 33342染色检测心肌细胞的凋亡,透射电镜检测心肌细胞线粒体的变化,分析SB204741在体外对NE诱导的心肌细胞线粒体损伤及凋亡的影响。结果:(1)与体内实验的结果相同,在培养的乳鼠肌细胞,NE处理组凋亡心肌细胞的数量显著增多,应用SB204741可显著减少凋亡心肌细胞的数量。(2)透射电镜示NE处理组线粒体基质明显肿胀,线粒体嵴及颗粒模糊不清,应用SB204741可显著逆转上述改变。该结果提示:5-HT可通过激活5-HT2B受体,促进NE诱导的心肌细胞线粒体的损伤,加重心肌细胞的凋亡。4 SB204741对NE诱导的肥厚心肌中心肌细胞ICa-L变化的影响酶解分离成年大鼠单个心室肌细胞,应用全细胞膜片钳技术,观察SB204741对NE诱导的肥厚心肌中心室肌细胞ICa-L变化的影响以及对5-HT诱导的正常心室肌细胞ICa-L变化的影响,并初步探讨其作用机制。结果:(1)NE诱导的肥厚心肌中心室肌细胞的膜电容和ICa-L密度均较对照组显著增大,而在病变过程中应用SB204741可部分逆转心室肌细胞的ICa-L密度的增大。该结果提示:5-HT通过激活5-HT2B受体增强了NE诱导的心肌肥厚的作用,使ICa-L密度的增大。(2)用1μmol/L的5-HT灌流正常的心室肌细胞可显著增强其ICa-L密度,该作用可被2μmol/L SB204741显著抑制。而ICa的电流动力学分析显示,SB204741对电流动力学和电流-电压关系没有影响。该结果提示:5-HT可通过激活5-HT2B受体促进L型钙通道的激活使心室肌细胞钙内流增强。综上所述,在NE诱导的心肌肥厚病变过程中,应用5-HT2B受体阻断剂可部分逆转NE诱导的心肌肥厚,下调Bax/Bcl-2表达比例,降低Caspase 3和5-HT2B受体的表达,抑制心肌细胞的凋亡。体外实验表明,5-HT2B受体阻断剂可显著抑制NE诱导的心肌细胞的凋亡,减轻心肌细胞线粒体的损伤。另外,应用5-HT2B受体阻断剂,可抑制5-HT引起的心室肌细胞ICa-L密度的增大,并可部分逆转心肌肥厚病变过程中心室肌细胞ICa-L密度的增大。本研究首次证实,5-HT2B受体至少部分参与了NE诱导的心肌肥厚的病变过程,促进了心肌细胞的凋亡。其机制是,5-HT通过激活5-HT2B受体,与NE产生协同作用,增强了NE诱导心肌肥厚和心肌细胞凋亡的作用效果。本课题为我们深入了解5-HT参与诱导心肌肥厚的作用机制,提供了新的实验依据。