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目的:腹主动脉瘤(Abdominal aortic aneurysm,AAA)是指腹主动脉扩张后直径大于正常直径50%(或者大于30mm)的病理性改变。在65岁以上人群中AAA发病率高于5%,且一旦破裂极有可能引起死亡。目前对于直径大于50mm的腹主动脉瘤主要采用传统开放式手术(Open surgical repair,OSR)和主动脉瘤腔内修复术(Endovascular aortic aneurysm repair,EVAR)。然而对于处在早期的AAA,多项研究表明早期的手术干预并没有预期中的益处,目前对于直径较小的AAA主要采取影像学手段定期监测。目前普遍认为,对于处在早期的AAA是用药物控制其扩张的最佳时机,但是,目前临床尚无有效的药物治疗AAA。因此,探索AAA的发病机制及寻找有效药物具有重大临床意义。AAA经典的组织学变化包括大量炎性细胞浸润,细胞外基质降解,动脉壁结构破坏以及血管平滑肌细胞的功能障碍。动脉瘤作为一种慢性炎性疾病,炎症微环境与AAA密切相关,我们以前的实验表明动脉壁的炎症微环境通过相关信号通路促进AAA发展。血管平滑肌细胞(Vascular smooth muscle cell,VSMC)是动脉壁的重要组成部分,VSMC具有两种表型,收缩型表型与合成型表型,VSMC的收缩型表型对于维持血管壁的正常弹性以及血管壁的压力等具有非常重要的作用,当受到外界刺激后,VSMC会从收缩型表型向合成型表型转换,这也是血管疾病的发病基础。AAA是一种慢性炎症疾病,自噬反应与炎症密切相关,这提示自噬参与了腹主动脉瘤的形成,有研究报道自噬相关基因于腹主动脉组织中上调,但是关于自噬的与腹主动脉瘤机制研究目前仍是空白。褪黑素(Melatonin,MT)是一种主要在夜间由松果体分泌的吲哚类激素,它的主要作用是调节昼夜节律。研究显示,褪黑素是目前体内最强的内源性抗氧化剂,同时具有非常强的抗炎、调节血糖代谢和血脂等广泛的生理药理作用。近些年发现,褪黑素在调节其他器官功能特别是心血管系统疾病具有非常重要的作用,如高血压,缺血性心脏病及动脉粥样硬化等,同时证据表明内源性褪黑素水平与心肌梗死在内的多种心血管系统疾病有关,但是目前尚无关于内源性褪黑素水平与腹主动脉瘤的关联研究。吸烟是腹主动脉瘤的重要风险因素,研究表明吸烟能够增加AAA的发病率,同时增加破裂风险,但是关于吸烟如何调控腹主动脉瘤目前尚无报道。因此尼古丁作为香烟烟雾的主要成分如何影响AAA,而褪黑素对尼古丁相关AAA是否有治疗作用需要我们进一步探索。因此,本研究通过研究AAA患者体内褪黑素以及炎症水平变化,同时研究尼古丁对腹主动脉瘤形成以及褪黑素对尼古丁相关AAA治疗的调控机制,旨在为AAA发病机制提供实验依据,进而为临床治疗AAA提供新的治疗策略以及新靶点。研究方法:1)分别获取AAA患者和对照组人群的血液标本,检测两组人群中血清褪黑素水平的变化,同时检测AAA患者和对照组人群血清中炎症指标肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和抗氧化能力水平差异,并对AAA患者体内褪黑素水平和抗氧化能力做相关性分析。将AAA患者分为吸烟AAA患者以及非吸烟AAA患者,检测两组患者体内褪黑素水平的变化。2)应用弹力蛋白酶灌注法构建SD大鼠腹主动脉瘤模型,实验分为两组,失活弹力蛋白酶假手术组和活性弹力蛋白酶手术组,在术后14天应用蛋白质免疫印迹Western blotting检测p-AKT和p-mTOR蛋白的表达水平,同时检测自噬相关蛋白LC3II,LC3I,p62蛋白的表达水平。同时检测各组大鼠血管平滑肌收缩型蛋白SM22α,α-SMA的表达水平,合成型蛋白OPN蛋白的表达情况,观察AAA形成过程中血管平滑肌细胞表型转换情况。3)分别应用尼古丁以及褪黑素处理并构建AAA模型,实验分为3组,腹主动脉瘤模型组,尼古丁相关动脉瘤组,褪黑素治疗尼古丁相关动脉瘤组,检测各组大鼠腹主动脉直径,同时检测各组弹力纤维的变化,应用蛋白质免疫印迹Western blotting检测各组p-AKT和p-mTOR蛋白的表达水平,同时检测自噬相关蛋白LC3II,LC3I,p62蛋白的表达水平。最后检测各组大鼠血管平滑肌收缩型蛋白SM22α,α-SMA的表达水平,合成型蛋白OPN蛋白的表达情况,探讨尼古丁对AAA的影响,以及褪黑素对尼古丁相关腹主动脉瘤的调控机制。研究结果:1)ELISA结果显示,与对照组人群相比,AAA患者体内褪黑素水平有明显降低,差异有统计学意义,同时AAA患者体内的炎症指标TNF-α水平也明显高于对照组人群,但是AAA患者体内的抗氧化能力水平低于对照组人群。在AAA患者体内褪黑素水平与体内抗氧化能力呈现正相关关系。同时我们检测到AAA患者中吸烟患者的褪黑素水平要低于非吸烟AAA患者。2)我们结果显示AAA模型大鼠中,与对照组大鼠相比较,p-AKT和p-mTOR蛋白表达水平上升,同时检测自噬相关蛋白LC3II/LC3I比值升高,自噬底物蛋白p62表达升高,血管平滑肌收缩型蛋白SM22α,α-SMA的表达水平降低,合成型蛋白OPN蛋白的表达升高。3)经尼古丁处理后会加速AAA扩张,而褪黑素则会抑制尼古丁相关腹主动脉瘤的扩张,恢复血管的结构。与动脉瘤模型组相比,尼古丁处理组则会进一步激活AKTmTOR通路,自噬相关蛋白LC3II/LC3I比值升高,自噬底物蛋白p62进一步升高,同时血管平滑肌收缩型蛋白SM22α,α-SMA的表达水平降低,合成型蛋白OPN蛋白的表达升高。褪黑素处理后,抑制AKT-mTOR通路,降低自噬相关蛋白LC3II/LC3I比值,降低自噬底物蛋白p62表达,同时升高血管平滑肌收缩型蛋白SM22α,α-SMA的表达,降低合成型蛋白OPN蛋白的表达。研究结论:本研究表明AAA患者体内存在褪黑素水平不足,同时AAA患者体内炎症水平升高,抗氧化能力降低,吸烟AAA患者体内褪黑素水平进一步降低。AAA患者体内褪黑素水平与抗氧化能力呈现正相关关系。AAA形成过程中,AKTmTOR信号通路激活,自噬功能障碍,同时血管平滑肌细胞表型由收缩型向合成型转换,尼古丁则会加速AAA扩张,同时进一步加重上述过程,而褪黑素则会通过恢复血管平滑肌细胞表型表达抑制尼古丁相关腹主动脉瘤扩张。