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目的:探讨CD147/MMP-2通路水平改变对高血压早期心室重构的影响及其作用机制。为进一步阐述高血压引起心室重构发病机制提供证据,也为进一步的高血压心室重构防治寻找新靶点。 方法:1.健康8周龄雄性WKY大鼠16只,按体重分层随机分成2组:8周龄正常对照组(8wWKY组,n=6),16周龄正常对照组(16wWKY组,n=10)。8周龄雄性自发性高血压大鼠大鼠36只,按体重分层随机分成4组,8周龄高血压对照组(8wSHR组,n=6),16周龄高血压对照组(16wSHR组,n=10),CD147干预组(CD147组,n=10),CD147+多西环素干预组(CD147+DOX组,n=10)。 2.8wWKY组及8wSHR组大鼠于实验第1天用无创尾动脉血压计进行血压测量后处死并取材。 3.16wWKY组、16wSHR组、CD147组和CD147+DOX组大鼠分别对应给予生理盐水(1.5ml)、生理盐水(1.5ml)、人重组CD147蛋白(600ng/kg,1.5ml)、人重组CD147蛋白(600ng/kg1.5ml)尾静脉注射,每周1次。另对CD147+DOX组大鼠给予DOX(30mg/kg,1.5ml)灌胃,其余大鼠给予生理盐水(1.5ml)灌胃,每天一次。期间,于实验第1,14,28,42,56天用无创尾动脉血压计进行血压测量。第56天做心彩超检查[左室舒张末期内径(LVIDd)、左室射血分数(LVEF)],然后处死大鼠并取材。 4.用ELISA法检测血清CD147、MMP-2、TIMP-1水平;分离左室称量并计算左室重量指数;左室心肌组织切片行HE染色观察光镜下心肌细胞及心肌间质的变化;VG染色观察心肌间质胶原分布,图像分析法测定胶原容积分数(CVF);免疫印迹法检测心肌组织中CD147、MMP-2、TIMP-1水平。 结果:1.各组大鼠基线水平 同种属大鼠的初始体重水平无明显差异,但SHR大鼠血压水平比WKY大鼠明显增高(P<0.001)。 2.左室心肌组织CD147、MMP-2、TIMP-1蛋白水平及干预后改变 8wWKY组大鼠心肌组织中CD147蛋白水平与8wSHR组对比无明显差异,16wWKY组比8wWKY组有增高趋势,但未达明显差异。16wSHR组CD147含量较8wSHR组及16wWKY组明显降低(P<0.05)。经CD147干预后,CD147组及CD147+DOX组该蛋白水平明显提高(P<0.05),但CD147组及CD147+DOX组两组间对比未见明显差异。 8wWKY组大鼠心肌组织MMP-2蛋白含量与8wSHR组对比无明显差异,16wWKY组比8wWKY组明显增高(P<0.05)。16wSHR组 MMP-2含量也比8wSHR组增多(P<0.05),但较16wWKY组略有降低(P>0.05)。CD147组MMP-2含量较16wSHR组明显增高(P<0.05),而同时加DOX干预后,CD147+DOX组MMP-2含量减少(P<0.05),恢复到与16wSHR组相近。 8wWKY组大鼠TIMP-1蛋白水平与8wSHR组对比无明显差异。16wWKY组与16wSHR组大鼠TIMP-1含量分别比同种属8周龄大鼠低(P均<0.05),但16wSHR组TIMP-1含量较16wWKY组明显增高(P<0.05)。CD147组TIMP-1水平比16wSHR有明显提高(P<0.05),同时加DOX干预后,TIMP-1水平有所下降,但与CD147组对比无明显差异(P>0.05)。 心肌MMP-2/TIMP-1比值:8wWKY组与8wSHR组间无明显差异。16wWKY组与16wSHR组分别比同种属8周龄大鼠明显增高(P均<0.05)。16wSHR组低于16wWKY组(P<0.05),CD147干预组较16wSHR组高(P<0.05),加DOX干预后CD147+DOX组无明显变化(P>0.05)。 3.各组血清CD147、MMP-2、TIMP-1蛋白水平及干预后改变 除CD147组及CD147+DOX组能测出低水平血清CD147浓度外,其余各组均未能测出。 8wWKY组血清 MMP-2含量较8wSHR组稍低(P>0.05),16wWKY组与8wWKY组比有下降趋势,但未达显著性差异(P>0.05)。16wSHR组血清MMP-2水平明显低于8wSHR组(P<0.05),比16wWKY组略低(P>0.05)。CD147组血清MMP-2较16wSHR组有所增高,但无明显统计学差异。经DOX干预后MMP-2含量比CD147组减少(P<0.05)。 8wWKY组与8wSHR组对比,血清TIMP-1含量无明显差异,但16wWKY组及16wSHR组分别比同种属8周龄大鼠显著增加(P<0.05)。16wSHR组TIMP-1水平较16wWKY组高(P<0.05),CD147组较16wSHR组稍减少,但无明显统计学差异(P>0.05)。经DOX干预后,TIMP-1水平进一步减少,与16wSHR组比较有明显差异(P<0.05)。 血清MMP-2/TIMP-1比值:16wWKY组及16wSHR组分别与同种属8周龄组相比,均有下降趋势。16wSHR组较16wWKY稍减低。经CD147干预后,该比值有所提高,同时加 DOX干预后,该比值又再次出现下降。但以上变化除16wSHR组与8wSHR组间差异达到显著性外(P<0.05),其余各组间对比未达到显著性差异。 4.左室重量指数及干预后改变 8wWKY组大鼠LVWI较8wSHR组低(P<0.05),16wWKY组及16wSHR组分别高于8周龄同种属大鼠(P<0.05)。16wSHR组LVWI较16wWKY组稍增高(P>0.05),经CD147干预后,显著降低(P<0.05),但CD147组与CD147+DOX组间无明显差异。 5.心脏大体结构、功能及干预后改变 16wSHR组大鼠LVIDd与16wWKY组相比稍减少,经CD147干预后有所增大,同时予DOX干预后,又出现下降,但改变均未达到显著差异(P>0.05)。此外,16wSHR组大鼠LVEF较16wWKY组高,经CD147干预后CD147组有所下降(P均<0.05),CD147组与CD147+DOX组间无明显差异。 6.大鼠心肌组织病理形态学改变及干预影响 1)形态学改变(HE染色):8wSHR组心肌细胞与8wWKY组对比,未见明显细胞肥大,排列紊乱等现象。16wSHR组比16wWKY组心肌细胞明显肥大,部分心肌纤维断裂,胞浆溶解坏死,心肌组织间边界模糊。经CD147干预后,心肌组织结构明显改善。当DOX同时干预后,心肌细胞肥大及纤维断裂现象再次出现,但与16wSHR组比仍相对较轻。 2)心肌间质胶原变化(VG染色):8wSHR组心肌组织与8wWKY大鼠对比,胶原纤维含量及CVF无明显差异。16wSHR组心肌组织中胶原纤维含量增多,CVF明显高于8wSHR组及16wWKY组(P均<0.05),而16wWKY组与8wWKY组胶原蛋白含量及CVF无明显差异。经CD147干预后,心肌间质胶原含量和CVF较16wSHR组明显下降(P<0.05),同时加入DOX干预后,胶原含量又有所增加,CVF较CD147组增高(P<0.05),并与16wSHR组间无明显差异。 7.大鼠心肌各蛋白与心室重构指标的相关性 心肌细胞中CD147蛋白含量与LVWI及CVF均无明显相关性,但剔除CD147+DOX组数据后,心肌CD147蛋白与 CVF呈显著负相关。心肌组织中MMP-2蛋白水平与 LVWI无明显相关性,但与CVF呈显著负相关。心肌组织中TIMP-1蛋白水平与LVWI及CVF均无明显相关性。心肌MMP-2/TIMP-1比值与LVWI及CVF均呈显著负相关。 8.大鼠血清各蛋白与心室重构指标的相关性 血清MMP-2水平与LVWI呈负相关,与CVF无明显相关性。血清中TIMP-1水平与LVWI及CVF均无明显相关性。血清MMP-2/TIMP-1比值与LVWI及CVF均呈负相关。 9.大鼠心肌与血清对应指标的相关性 心肌组织中MMP-2、TIMP-1与血清中相应指标无明显相关性,但MMP-2/TIMP-1比值与血清中相应比值呈明显正相关。 10.各组大鼠的血压改变 16wSHR组、CD147组、CD147+DOX组大鼠在实验初始阶段,收缩压及舒张压均明显高于16wWKY组(P<0.05)。在实验过程中,除16wSHR组外,各组大鼠血压均出现上升趋势,其中以第4周后上升幅度最明显。实验4周后,16wWKY组收缩及舒张压均数与16wSHR组相似,CD147组、CD147+DOX组血压明显高于其余两组(P<0.05)。 结论:1.高血压大鼠早期心室重构可能与心肌组织中CD147水平下降,CD147/MMP-2通路下调,导致MMP-2蛋白减少,MMP-2/TIMP-1比值下降有关。输入外源性CD147蛋白可以上调心肌CD147/MMP-2,改善高血压大鼠早期心室重构。 2.相比于血清,心肌组织的CD147、MMP-2、TIMP-1水平改变与心室重构改变相关性较好。 3.血清与心肌组织的CD147、MMP-2、TIMP-1的绝对值相关性较差,但MMP-2/TIMP-1比值相关性较高。