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主动脉夹层(aortic dissection,AD)是一种血管性疾病,死亡率高。主动脉壁中膜退化变性是AD形成的病理学关键,它是血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)大量坏死和细胞外基质降解的过程。探索调控AD形成的因素及其机制具有重要的理论意义和应用价值。硫化氢(hydrogen sulfide,H2S)被认为是第三种气体信号分子,在许多慢性疾病中,特别是心血管疾病发生中起着重要的调节作用,可通过抑制心血管重塑、舒张血管、清除氧自由基提高内源性抗氧化防御机制和抑制炎症等。近年来发现AD患者手术切除的血管组织中的H2S含量低于正常对照组。H2S可通过AMPK/mTOR信号通路上调主动脉平滑肌细胞自噬,通过IRE-α-XBP-1信号通路抑制内质网应激发挥心血管保护作用。但CSE/H2S体系在AD中的作用及其机制尚未见报道。本文旨在从H2S调节VSMCs自噬的角度探讨其对AD发生的影响,可望进一步阐明AD的发生机制,并为AD的防治提供新的策略。第一部分主动脉夹层时CSE/H2S体系和自噬的变化目的:探讨AD患者CSE/H2S体系和主动脉组织自噬等的变化情况。方法:收集标本:1.2017年3月到2019年2月之间在南华大学附属第一医院和南华大学附属第二医院住院确诊收治的AD并行人工血管置换术,收集其主动脉组织与血清;2.肾移植科的遗体捐献者的主动脉组织(主动脉组织样本的Control组);3.正常体检组血清(血清样本的Control组)。采用HE染色和Masson染色观察主动脉病理形态学变化;比色法检测血清中H2S含量;Elisa法检测血清炎症因子水平;免疫组化法、Western blot和免疫荧光法分别检测主动脉组织CSE、P62、LC3、MMP2/9以及IRE-α的表达变化。结果:AD组与遗体捐献者的Control组以及AD组与正常体检者的Control组的年龄、糖尿病史和吸烟率等均无统计学意义。与对照组相比,AD组动脉壁出现裂痕,有空腔,肌纤维和胶原纤维排列不规则,主动脉组织CSE表达降低31.2%(P<0.05),主动脉组织自噬活性降低(P62表达上调4.4倍,LC3II/I比值降低58.6%,P<0.05),TIMP2/MMP-2和TIMP2/MMP-9表达下调(分别下调26.8%和44.9%,P<0.05),p-IRE-α表达上调(增加2.2倍,P<0.05);与正常体检组血清相比,AD组血清H2S含量水平下降(降低26.3%,P<0.05),血清促炎因子(CRP、D-二聚体、IL-6和TNF-α)水平增加(CRP、D二聚体、IL-6和TNF-α分别增加38.8倍,34.2倍,4.5倍和2.5倍,P<0.05),抑炎因子(IL-10下降42.5%,P<0.05)水平下降。小结:AD时CSE/H2S体系下调,自噬活性下降,促炎因子水平升高,抑炎因子水平降低,MMP-2/9表达升高,内质网应激反应(ERS)加重。第二部分硫化氢对大鼠AD发生的影响及其机制研究目的:探讨H2S对大鼠AD形成的影响及其机制。方法:采用β-氨基丙腈(BAPN)复制大鼠AD模型,将SD大鼠分为四组:对照组(未喂养BAPN)、BAPN组、BAPN+Na HS组(在喂养BAPN的同时注射Na HS)和BAPN+Na HS+氯喹(CQ,自噬抑制剂)组(在喂养BAPN的同时注射Na HS和CQ)。4周时处死动物,比较四组大鼠的一般情况和AD发生率,HE染色和Masson染色观察主动脉病理形态学改变;比色法检测血清H2S水平;免疫组化法、Western blot和免疫荧光法分别检测CSE、P62、LC3、MMP-2/9以及IRE-α的表达变化,ELISA法检测血清炎症因子水平。结果:与Control对照组相比,BAPN组、BAPN+Na HS组以及BAPN+Na HS+CQ组大鼠的每天饮食量较少,体重较轻,但差异均没有统计学意义。Control组大鼠均正常,未发生AD;BAPN组AD的发生率为83.3%;与BAPN组相比,Na HS组AD的发生率为35.7%,较BAPN组明显降低(P<0.05),差异有统计学意义;与BAPN组相比,BAPN+Na HS+CQ组AD的发生率增加(增加1.3%),但差异没有统计学意义(P>0.05)。与Control组相比,BAPN组中发生AD的大鼠主动脉壁有明显的假腔形成,弹性纤维排列紊乱,血管壁明显增厚,血清H2S含量下降(28.0%,P<0.05),自噬活性降低(P62表达上调3.2倍,LC3Ⅱ/Ⅰ比值降低48.9%,P<0.05),MMP-2/9和p-IRE-α表达上调(分别增加65.7%、52.7%和3.41倍,P<0.05),血清促炎因子水平增加(CRP、D二聚体、IL-6和TNF-α分别增加至20.0倍,4.69倍,3.73倍和4.21倍,P<0.05),抑炎因子水平下降(IL-10下降59.0%,P<0.05)。与BAPN组相比,BAPN+Na HS组中大鼠血管壁结构相对较完整,弹性纤维排列较整齐,主动脉壁增厚不明显,血清H2S含量上升(增加1.94倍,P<0.05),主动脉组织自噬活性上调(P62表达水平下调33.33%,LC3Ⅱ/Ⅰ比值上调1.47倍,P<0.05),MMP-2/9表达水平下调(分别下降17.24%和26.19%,P<0.05),p-IRE-α表达水平下调(下降35.14%,P<0.05),血清促炎因子水平下降(CRP、D2D、IL-6和TNF-α分别下降27.6%,28.7%,30.5%和37.5%,P<0.05),抑炎因子(IL-10)水平上升(增加至1.9倍,P<0.05)。与BAPN组相比,BAPN+Na HS+CQ组中大鼠主动脉壁增厚更明显,弹性纤维排列更紊乱,自噬活性下调(P62水平上调1.4倍,LC3Ⅱ/Ⅰ比值下调47.8%,P<0.05),MMP-2/9表达上调(分别增加至1.19倍和1.26倍,P<0.05),p-IRE-α表达上调(上调至1.25倍,P<0.05),血清促炎因子水平上升(CRP、D2D、IL-6和TNF-α分别增加1.38倍,1.48倍,1.30倍和1.25倍,P<0.05),抑炎因子IL-10水平下降18.36%(P<0.05)。小结:大鼠发生AD时主动脉组织自噬受损,外源性H2S可降低BAPN诱导的AD发生率,其机制与H2S上调自噬、抑制炎症因子表达和内质网应激有关。第三部分H2S通过AMPK/mTOR/ATG5通路上调VSMCs自噬目的:观察探讨H2S对VSMCs自噬的影响,以及探讨AMPK/mTOR/ATG5通路对VSMCs自噬及炎症因子分泌水平和ERS的影响。方法:从遗体捐献者对照组主动脉和AD组的人主动脉组织分离培养主动脉VSMCs,倒置显镜下观察VSMCs形态,免疫荧光检测VSMCs中α-actin的表达。分别转染AMPK siRNA、LV mTOR(表达质粒)和ATG5 siRNA,采用Western blot分别观察其对AMPK、mTOR和ATG5蛋白表达的影响。实验分为Control组(对照组主动脉VSMCs)、AD组(AD组主动脉VSMCs)、Na HS组(AD组主动脉VSMCs)、Na HS+AMPK si RNA组(AD组主动脉VSMCs)、Na HS+LV mTOR组(AD组主动脉VSMCs)、NaHS+ATG5 siRNA组(AD组主动脉VSMCs)以及Na HS+CQ组(AD组主动脉VSMCs)。Western blot检测两种VSMCs的自噬(P62和LC3)变化;ELISA和Western blot检测VSMC中炎症因子水平(TNF-α、IL-6、IL-1β和IL-10)和ERS(p-IRE-α和GRP78)的变化。结果:1.人主动脉组织分离得到的VSMCs均表达α-actin。2.与转染Control si RNA组相比,转染AMPK si RNA能明显抑制AMPK表达(降低68.10%,P<0.05);与转染Vector组相比,转染LV mTOR慢病毒能明显上调mTOR表达(增加至2.36倍,P<0.05);与转染Control si RNA组相比,转染ATG5 si RNA能明显抑制ATG5表达(降低63.53%,P<0.05)。3.与Control组相比,AD组VSMCs的自噬活性较低(P62表达升高至2.43倍和LC3Ⅱ/Ⅰ比值降低79.19%,P<0.05);与AD组相比,Na HS组VSMCs的自噬上调(P62表达下降57.39%和LC3Ⅱ/Ⅰ比值升高至1.92倍,P<0.05);与Na HS组相比,Na HS+AMPK si RNA组、Na HS+LV mTOR组、Na HS+ATG5 si RNA组的VSMCs自噬活性均降低(P62表达分别升高至1.60倍、1.52倍和1.61倍,P<0.05;LC3Ⅱ/Ⅰ比值分别降低35.95%、27.45%和37.25%,P<0.05)。4.与Control组相比,AD组VSMCs的促炎因子水平升高(TNF-α、IL-6和IL-1β分别增高至3.01倍、3.53倍和4.23倍,P<0.05),抑炎因子IL-10水平降低56.13%(P<0.05);p-IRE-α和GRP78表达升高(分别升高至3.80倍和3.86倍,P<0.05)。与AD组相比,Na HS组VSMCs的促炎因子水平降低(TNF-α、IL-6和IL-1β分别降低47.84%、53.82%和47.75%,P<0.05),抑炎因子IL-10水平升高至1.70倍(P<0.05),p-IRE-α和GRP78表达降低(分别降低50.37%和46.91%,P<0.05)。与Na HS组相比,Na HS+AMPK si RNA组、Na HS+LV mTOR组、Na HS+ATG5 si RNA组和Na HS+CQ组VSMCs的促炎因子水平升高(TNF-α分别升高至1.50倍、1.55倍、1.49倍和2.38倍,P<0.05;IL-6分别升高至1.54倍、1.61倍、1.53倍和2.72倍,P<0.05;IL-1β分别升高至1.42倍、1.40倍、1.51倍和2.30倍,P<0.05),抑炎因子IL-10水平降低(分别降低28.00%、30.67%、34.67%和54.67%);p-IRE-α和GRP78表达升高(p-IRE-α表达分别升高至1.33倍、1.28倍、1.34倍和2.37倍,P<0.05;GRP78表达分别升高至1.40倍、1.44倍、1.49倍和2.42倍,P<0.05)。小结:外源性H2S可通过AMPK/mTOR/ATG5通路上调VSMCs自噬,抑制其炎症反应和ERS。