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心肌肥厚是在长期压力超负荷刺激下产生的缓慢且有效的代偿反应,通过心肌收缩力增强维持后负荷超常情况下正常的心输出量。尽管早期的心肌肥厚是为了满足正常心排的一种代偿性反应,但因为肥大的心肌需氧增加使冠状动脉的供血量难以满足,而造成心肌缺血,这将最后导致心肌收缩力的减退,导致心律失常、心肌梗死、充血性心力衰竭、猝死及其他心血管事件的发生率增加6-8倍。因此,明确心肌肥厚发生的机制,寻找延缓或逆转心肌肥厚的有效生物学靶点,特别是药物治疗方法提高心肌肥厚导致的心衰病人的存活率及生活质量,是基础研究和临床实践亟待解决的重大问题之一。 硫化氢(Hydrogen sulfide,H2S)是继一氧化氮(Nitric oxide,NO)和一氧化碳(Carbon monoxide,CO)之后的新型气体信号分子。在人体内,内源性的H2S主要由三种酶胱硫醚-γ-裂解酶(CSE)、胱硫醚-β-合成酶(CBS)及3-巯基丙酮酸转硫酶(3MST)催化L-半胱氨酸生成,其中,在心血管系统中发挥催化H2S生成作用的主要是CSE。目前对硫化氢在心血管系统中作用的研究主要聚焦于硫化氢对高血压的调控作用,对肥大心肌的直接作用及其机制研究较少。现有研究表明硫化氢可调控血管细胞表型变化,抑制平滑肌细胞增殖,还可直接舒张血管调节血压。其舒张血管的效应是通过PI3K/Akt/eNOS信号通路,增加NO的合成,从而改变ET/NO比值来调控血管舒缩。其抑制血管细胞增殖是是通过抑制p-ERK蛋白表达实现的。而在高血压致心肌肥厚、心室重构的过程中MAPK-ERKs和PI3K/Akt/eNOS也是两条重要的信号转导通路。受H2S,NO/ET-1相互关系在血管系统作用及其发挥作用的两条信号转导途径的启发,本研究拟采用ET-1诱导建立心肌肥大的整体动物模型,观察硫化氢对心肌肥厚的直接作用,并初步探讨其抑制心肌肥厚的信号转导通路 第一部分:硫化氢对内皮素诱导心肌肥厚大鼠心肌重构的影响 目的:探讨分析硫化氢分子治疗内皮素诱导的大鼠心肌肥厚各项指标的临床疗效。 方法:取64只成年雄性大鼠,体重180-200g左右,将其随机分为4组:正常组10只、假手术组10只、通过内皮素诱导建立的大鼠心肌肥厚模型组44只;将心肌肥厚模型组大鼠随机分为两组:单纯心肌肥厚模型组22只,单纯心肌肥厚+H2S治疗组22只;正常组大鼠给予2ml/d纯净水灌胃治疗,假手术组大鼠与单纯心肌肥厚模型组大鼠给予2ml/d生理盐水的灌胃治疗,单纯心肌肥厚+H2S治疗组大鼠进行2ml/d NaHS生理盐水的腹腔注射治疗,治疗周期为4周。4周之后观察左心室质量分数、心肌细胞肥大、心肌间质胶原容积分数(胶原容积分数可以反应心肌的纤维化)以及心肌羟脯氨酸含量(羟脯氨酸的水平来反应心肌胶原蛋白水平)等各项心肌肥厚指标。 结果:(1)治疗组与心肌肥厚组大鼠相比左心室重量下降21.4%、左心室质量指数下降5.97%(P均<0.05),有显著性差异;(2)治疗组与心肌肥厚组大鼠相比心肌细胞最短径下降12.5%、心肌细胞横断面面积下降10.8%(P均<0.05),有显著性差异;(3)治疗组与心肌肥厚组大鼠相比心肌间质胶原容积分数下降22.3%、心肌羟脯氨酸含量下降31.3%(P均<0.05),有显著性差异。 结论:H2S在降低左心室质量分数、改善心肌细胞肥大、降低心肌胶原蛋白水平以及降低心肌纤维化方面有很好的临床疗效,值得进行临床的进一步研究。 第二部分:硫化氢对内皮素诱导心肌肥厚大鼠心肌PI3K和MAPKs通路的影响 目的:探讨分析硫化氢分子在治疗内皮素诱导大鼠心肌肥厚过程中对磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)-蛋白质丝氨酸/苏氨酸激酶(AKt)-内皮型一氧化氮合酶(eNOS)和MAPKs信号通路的调控。 方法:取120只成年雄性大鼠,体重180-200g左右,将其随机分为6组:正常组10只、单纯通过内皮素诱导的心肌肥厚大鼠22只、通过内皮素诱导后用4个不同浓度H2S治疗的大鼠各22只。正常组大鼠给予2ml/d纯净水灌胃治疗,单纯心肌肥厚模型组大鼠给予2ml/d生理盐水的灌胃治疗,单纯心肌肥厚+4个不同H2S剂量治疗组大鼠分别用0.5ml/d、1ml/d、1.5ml/d、2ml/d NaHS(不足2ml的用生理盐水补足2ml)腹腔注射治疗,治疗周期为4周。4周之后观察用RT-PCR检测PI3K、AKt、eNOS的信使RNA水平,蛋白免疫印迹(Western Blot,WB)检测总Akt和磷酸化Akt蛋白表达含量;WB检测总ERK和磷酸化ERK、总JNK和磷酸化JNK、总P38和磷酸化P38表达含量。 结果:(1)心肌肥厚组PI3K、AKt、eNOS mRNA水平,磷酸化AKt程度低于对照组,硫化氢治疗组能浓度依赖性地抑制这种变化;(2)心肌肥厚组ERK、P38磷酸化水平增高,硫化氢治疗能够浓度依赖性地抑制这种变化,磷酸化JNK在大鼠心肌组织中几乎不表达或表达量极少。 结论:H2S抑制内皮素引起的心肌肥大效应可能与激活PI3K-Akt-eNOS信号通路以及抑制MAPK信号通路有关。