模擬失重致大動(dòng)脈血管的重塑與局部RAS變化以及-GX重力的對(duì)抗效果.pdf

1、在航天失重環(huán)境停留可引起機(jī)體流體靜壓消失，從而使全身動(dòng)脈血管系統(tǒng)的跨壁壓發(fā)生重新分布變化：腦及上半身血壓處于較地面1G直立體位時(shí)相對(duì)升高的“高血壓”狀態(tài)；下半身血管則處于較1G直立時(shí)相對(duì)較低的“低血壓”狀態(tài)。本實(shí)驗(yàn)室首次在地面動(dòng)物實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)闡明：模擬失重可引起大鼠腦動(dòng)脈血管的肌源性緊張度增強(qiáng)，收縮反應(yīng)性升高，血管中膜肥厚和平滑肌細(xì)胞層數(shù)增多，以及血管周圍神經(jīng)支配增強(qiáng)等適應(yīng)性變化。而對(duì)于后身中、小動(dòng)脈，則可引起肌源性緊張度減弱，收縮反應(yīng)性降

2、低，血管中膜萎縮，以及血管周圍神經(jīng)支配減弱等變化。據(jù)此我們?cè)岢觥巴庵苄?yīng)器機(jī)制假說(shuō)”，認(rèn)為失重所引起的心肌與動(dòng)脈血管平滑肌結(jié)構(gòu)和功能改變很可能是導(dǎo)致飛行后心血管失調(diào)的另一個(gè)重要原因（首要因素仍是血量減少）。我們還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)：血管平滑肌離子通道機(jī)制與血管組織局部腎素-血管緊張素系統(tǒng)（localrenin-angiotensinsystem,L-RAS）可能是介導(dǎo)失重所致血管區(qū)域特異性適應(yīng)變化的重要調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。在對(duì)抗措施研究方面，我們首次報(bào)

3、道了每日短時(shí)-GX重力[模擬間斷性人工重力（intermittentartificialgravity,IAG）]對(duì)防止模擬失重致心肌與動(dòng)脈血管不良影響有令人驚奇的對(duì)抗效果。
　　但還有以下問(wèn)題需進(jìn)一步闡明：首先，我們前期工作主要來(lái)自大鼠肌型中、小動(dòng)脈，而對(duì)于彈力型大動(dòng)脈血管的研究則較少，影響我們對(duì)失重致血管適應(yīng)變化的全面了解。例如，大血管壁周向應(yīng)力集中于靠近管腔的肌層，如果血管跨壁壓力分布是引起血管區(qū)域特異性適應(yīng)變化的始動(dòng)原因，

4、則顯著的重塑變化應(yīng)發(fā)生于這些部位。其次，近年開(kāi)始重視失重是否可引起大血管順應(yīng)性降低的問(wèn)題，故有關(guān)彈力型大血管中膜細(xì)胞外間質(zhì)的變化，需加強(qiáng)研究。再者，對(duì)于L-RAS的作用仍需通過(guò)藥理阻斷實(shí)驗(yàn)等進(jìn)一步加以闡明。而且以大血管組織為標(biāo)本，將更加有利于采用多種實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行觀察。最后，關(guān)于重力性對(duì)抗措施的機(jī)理問(wèn)題，我們雖然已觀察到，其對(duì)于肌型中等大小動(dòng)脈血管的令人驚奇效果，但仍需進(jìn)一步觀察其對(duì)于彈力型大動(dòng)脈血管重塑及關(guān)聯(lián)的L-RAS改變的效果。

5、r>　　為了回答以上問(wèn)題，我們以“尾部懸吊頭低位傾斜大鼠模型”模擬中期（4周）失重對(duì)動(dòng)脈系統(tǒng)的影響，以每日1h恢復(fù)正常體位（站立）模擬IAG的對(duì)抗效果。用組織形態(tài)測(cè)量研究大血管壁各肌層與彈力層的厚度、橫截面積及血管內(nèi)徑等參數(shù)的變化。用免疫組織化學(xué)、蛋白免疫印跡分析、原位雜交及實(shí)時(shí)PCR等四種方法研究大動(dòng)脈血管壁組織L-RAS關(guān)鍵成分，血管緊張素原（angiotensinogen,AO）及血管緊張素Ⅱ1型受體（angiotensinⅡre

6、ceptortype1,AT1R）的表達(dá)與定位。最后，我們還利用所建立的血管灌流培養(yǎng)系統(tǒng)，初步觀察了每日短時(shí)低血管壓力是否可以防止長(zhǎng)時(shí)間異常壓力引起的重塑變化，以為進(jìn)一步的機(jī)理研究探索新的途徑。
　　本工作的主要發(fā)現(xiàn)如下：
　　（1）28天模擬失重可引起大鼠前/后身中等大小肌型動(dòng)脈血管結(jié)構(gòu)發(fā)生區(qū)域特異性適應(yīng)改變。
　　在光鏡下通過(guò)組織形態(tài)學(xué)測(cè)量再次驗(yàn)證了我室前期電鏡下觀察的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：28天模擬失重后，與對(duì)照組（CON）

7、相比，懸吊組（SUS）基底動(dòng)脈的管壁厚度（T）、中膜橫截面積（CSA）及基底動(dòng)脈的平滑肌細(xì)胞層數(shù)（NCL）分別增加了25.9％、17.6％和20.5％(P<0.01)，而兩組的內(nèi)腔直徑（D）和平滑肌細(xì)胞平均橫截面積（AC）則沒(méi)有顯著性差別；反之，SUS組脛前動(dòng)脈的T、CSA和NCL分別減小了15.2％、17.3％和13.6％(P<0.01)，且兩組的D和AC沒(méi)有顯著差別。
　　（2）28天模擬失重可引起大鼠前/后身彈力型大動(dòng)脈血管

8、結(jié)構(gòu)發(fā)生區(qū)域特異性適應(yīng)改變。
　　在光鏡下測(cè)量結(jié)果顯示：SUS組頸總動(dòng)脈平均管壁厚度（TW）較CON組增加了25.6％(P<0.01)。而兩種動(dòng)脈的D、平滑肌層層數(shù)（NM）、彈力膜層數(shù)（NEL）及腹主動(dòng)脈的TW，在兩組間均無(wú)顯著差別。頸總動(dòng)脈管壁有4層平滑肌層和4層彈力膜層。與CON組相比，SUS組大鼠頸總動(dòng)脈從M1到M4的各平滑肌層厚度分別增加了44.0％、42.4％、22.2％及39.8％(P<0.01)。反之，腹主動(dòng)脈管壁有

9、9層平滑肌層和9層彈力膜層，與CON組相比，SUS組大鼠腹主動(dòng)脈從M1到M4的各平滑肌層厚度分別減少了17.0％、11.7％、11.4％(P<0.01)及10.1％(P<0.05)，而從M5到M9的各平滑肌層厚度則沒(méi)有明顯變化。再者，SUS組大鼠頸總動(dòng)脈4層平滑肌層的CSA均顯著增大，且以M1和M2的增加最為明顯。而SUS組大鼠腹主動(dòng)脈M1、M2和M3的CSA降低最顯著。與平滑肌層厚度變化相反，模擬失重后頸總動(dòng)脈與腹主動(dòng)脈各彈力膜層的厚

10、度和CSA則分別顯示降低和增加趨勢(shì)，并且個(gè)別層的差別已達(dá)顯著程度。
　?。?）28天模擬失重可引起大鼠頸總動(dòng)脈和腹主動(dòng)脈管壁組織中的Ao與AT1R蛋白與基因表達(dá)分別發(fā)生上調(diào)和下調(diào)改變。
　　免疫組織化學(xué)實(shí)驗(yàn)顯示，AO與AT1R蛋白染色呈棕色，主要分布在血管外膜和周圍組織，而中膜較少。模擬失重后，頸總動(dòng)脈管壁中膜和外膜中的AO與AT1R免疫反應(yīng)性顯著增強(qiáng)，而腹主動(dòng)脈則顯著減弱。免疫蛋白印跡分析實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明：與CON組相比，S

11、US組大鼠頸總動(dòng)脈的AO與AT1R蛋白表達(dá)分別增加了130.0％和50.0％(P<0.05)；而SUS組腹主動(dòng)脈的AO與AT1R蛋白表達(dá)則分別減少了48.9％和36.8％(P<0.05)。原位雜交實(shí)驗(yàn)顯示，被檢測(cè)到的AO與AT1RmRNA信號(hào)主要分布于血管組織的中膜與外膜。模擬失重后，頸總動(dòng)脈管壁中膜和外膜中的AO與AT1RmRNA信號(hào)顯著增強(qiáng)，而在腹主動(dòng)脈則顯著減弱。實(shí)時(shí)PCR實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明：與CON組相比，SUS組大鼠頸總動(dòng)脈的AO

12、與AT1RmRNA表達(dá)分別增加了164.7％(P<0.01)和70.2％(P<0.05)；而SUS組大鼠腹主動(dòng)脈的AO與AT1RmRNA表達(dá)則分別降低了32.6％(P<0.05)和55.1％(P<0.01)。
　?。?）阻斷AT1R的條件下，28天模擬失重仍然能引起基底動(dòng)脈與頸總動(dòng)脈發(fā)生相對(duì)的肥厚性改變，并且腹主動(dòng)脈的AO與AT1R蛋白表達(dá)顯著減少。
　　利用losartan慢性阻斷AT1R4周后，兩個(gè)給藥組[對(duì)照給藥組（C

13、+L），懸吊給藥組（S+L）]的基底動(dòng)脈、脛前動(dòng)脈、頸總動(dòng)脈與腹主動(dòng)脈的相關(guān)參數(shù)普遍較未給藥組為低。如與對(duì)照組（C）相比，C+L組基底動(dòng)脈的T、CSA、Ac和NCL分別降低了15.5％、17.6％、11.3％和10.3％(P<0.05，或<0.01)，而C+L組脛前動(dòng)脈的T、CSA、Ac和NCL則分別減少了30.2％、21.1％、16.1％和23.7％(P<0.05，或<0.01)。與C組相比，C+L組頸總動(dòng)脈與腹主動(dòng)脈的T也分別減少了

14、29.9％和8.2％(P<0.01)。但與C+L相比，S+L組基底動(dòng)脈的T、CSA和NCL仍然分別增加了12.2％、14.3％和5.7％(P<0.05，或<0.01)，而S+L組脛前動(dòng)脈的上述各項(xiàng)參數(shù)則未見(jiàn)有顯著改變；S+L組頸總動(dòng)脈的T增加了23.0％(P<0.05)，而腹主動(dòng)脈的T則僅呈減小趨勢(shì)。與C組相比，C+L組頸總動(dòng)脈AO和AT1R的表達(dá)無(wú)顯著性變化；而腹主動(dòng)脈的AO及AT1R表達(dá)均顯著減低(P<0.05)。與C+L組相比，S

15、+L組頸總動(dòng)脈AO和AT1R的表達(dá)均無(wú)顯著性改變；而S+L組腹主動(dòng)脈的AT1R表達(dá)降低(P<0.01)。
　?。?）每日1h站立可完全防止模擬失重大鼠彈力型大動(dòng)脈血管發(fā)生適應(yīng)性重塑及AO與AT1R表達(dá)變化。
　　本實(shí)驗(yàn)除了再次驗(yàn)證我們?cè)缦汝P(guān)于肌型中等動(dòng)脈血管的報(bào)道，還首次觀察到每日1h站立也可完全防止模擬失重大鼠彈力型大動(dòng)脈血管的區(qū)域特異性重塑變化。與CON組相比，模擬失重+1h/d站立組（SUS+STD1）大鼠頸總動(dòng)脈的T

16、W、各平滑肌層的厚度和CSA均無(wú)顯著性改變；但其與SUS組間的差別則達(dá)顯著程度(P<0.01)。再者，與CON組相比，SUS+STD1組腹主動(dòng)脈的M1～M4的各平滑肌層厚度和M1～M4的CSA均無(wú)顯著性改變；但其與SUS組的差別則達(dá)顯著程度(P<0.05，或<0.01)。此外，每日1h站立也完全防止了兩種大動(dòng)脈血管組織中相關(guān)聯(lián)的AO與AT1R蛋白與mRNA表達(dá)發(fā)生改變。
　　（6）血管灌流培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的初步結(jié)果支持血管跨壁壓是始動(dòng)因素

17、的假說(shuō)。
　　我們課題組已初步建立了血管灌流培養(yǎng)系統(tǒng)。在不同的灌流壓下培養(yǎng)大鼠頸總動(dòng)脈血管3天后，免疫組織化學(xué)染色顯示，血管組織中的c-纖維粘連蛋白（c-fibronectin,c-FN）主要分布于中膜靠近管腔的平滑肌層中，且離管腔越遠(yuǎn)的平滑肌層染色越淡。在高灌流壓（150mmHg）下血管組織中的c-FN表達(dá)增加，而在低灌流壓（80或0mmHg）時(shí)表達(dá)很少；但在持續(xù)高壓灌流下間斷地降低灌流壓，則血管壁組織中的c-FN表達(dá)很少，與低