高浓度皮质醇介导慢性心理应激和动脉粥样硬化的炎症机制研究

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背景: 心血管疾病是严重威胁人类生命健康的常见病和多发病。其危险因素有很多,如高脂血症、高血压、糖尿病、肥胖、吸烟等。但流行病学研究表明:大约40%的动脉粥样硬化(Atherosclerosis,AS)的病人与上述危险因素无关,而与慢性心理应激密切相关。与AS相关的心理应激主要有负性情感、焦虑情绪、工作紧张等诸多心理社会应激。因此,进行心理应激与AS的相关研究在AS的预防和治疗中具有深远的意义。 目前,AS的发病机制有三种比较公认的学说,即脂质浸润学说、血栓形成学说和内皮损伤反应学说。国内外已有不少关于慢性心理应激与这三种学说的相关关系的研究,但迄今为止,这些研究都无法清楚地解释慢性心理应激是如何影响AS的发生、发展、结局。因此,这个领域期待着新的思路。近年来,炎症学说在AS的发病机制中越来越重要。这个学说认为:AS是发生在动脉壁上的慢性炎症反应,AS每一步特征性的损害代表着慢性炎症反应的不同阶段。而长期慢性心理应激不仅降低了内源性抗炎物质--皮质醇的抗炎效果,而且还扩大了炎症反应,从而促进了动脉壁的损伤。 然而,高浓度的皮质醇是通过促进了哪些炎症因子的分泌,进而加速了AS的发生发展呢?此外,在心理应激导致AS的不同阶段,这些炎症因子的浓度变化趋势是怎样的?要研究这些问题,首先要建立慢性心理应激诱发AS的动物模型。建立这种模型需要满足两个条件:首先要有出现动脉粥样硬化病灶的可能性,其次要可操作性强,能便于动态观察动物的行为变化。但目前还没有成熟的动物模型。 因此,需要建立与人类慢性心理应激病变特征相似的慢性心理应激动物模型,并检测其血清中与AS密切相关的炎性因子单核细胞趋化蛋白-1(monocte chemoattractant protein-1,MCP-1),巨噬细胞迁移抑制因子(macrophage migration inhibitory factor, MIF),肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-alpha, TNF-α)和C-反应蛋白(C-reactive protein, CRP)等的水平,观察这些炎症因子在心理应激导致AS的不同阶段的浓度变化趋势,以及这种变化趋势是否与高浓度的皮质醇密切相关。 目的: (1)建立与人类长期慢性心理应激病变特征相似,易于动态观察慢性心理应激对动脉粥样硬化影响的动物模型。 (2)比较心理应激诱导的AS和高脂饮食诱导的AS不同阶段的炎症因子浓度变化趋势。 (3)筛选出既与皮质醇浓度变化密切相关,又与AS密切相关的炎性因子。 方法: 1.实验分组。 健康雄性纯种新西兰大白兔160只,随机分为正常对照组(A组)、高脂组(B组)、慢性心理应激组(C组)和高脂加慢性心理应激组(D组)各40只。A组、C组给予普通颗粒饲料喂养,B组、D组给予含1%胆固醇的高脂饲料喂养。实验周期为16周。 2.动物模型的建立。 对C组和D组的80只实验兔进行慢性不可预见性心理应激:第一天噪音刺激3h,第二天旋转60 min(80转/min),第三天狗惊吓60 min(在一个放狗的大笼子里加一道栅栏,将其一分为二,狗不能钻过栅栏,一边放狗,一边放兔子),第四天把兔子放进塑料网兜悬挂4h,第五天足底电击60 min(110 v,1次/min),第六天断水24 h,第七天断食24 h,以七天为一个周期,下一个周期在上一个周期的基础上增加10 min。实验周期共为16周。 3.动物模型的评价。 (1)于实验前和实验后每4周分别记录所有实验兔饮食量,体重,血压,心率,血清皮质醇和炎症因子的水平。 (2)于实验前和实验结束后,观察并记录所有实验兔自我修饰行为的变化。 4.血脂检测。 分别于实验开始、4周、8周、12周及16周末采血做血液生化检查。采用酶联法测定血清总胆固醇(total cholesterol,TC)、甘油三酯(triglyceride,TG)、低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C)及高密度脂蛋白胆固醇(high-densitylipoprotein cholesterol, HDL-C)水平。 5.血清皮质醇及炎性因子的检测。 分别于实验开始、4周、8周、12周及16周末采血,应用酶联免疫吸附法(enzyme-linkedimmunosorbent assay,ELISA)检测血清皮质醇(corticosterone,CORT)、高敏C反应蛋白(high sensitivity C-reactrve protein, hs-CRP)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的水平。 6.高频体表超声检查。 分别于实验开始、8周末、12周末、24周末行腹主动脉高频体表超声检查。测量动脉舒张末期内径(end-diastolic luminal diameter,Dd)、动脉收缩末期内径(end-systolic luminal diameter, Ds)、腹主动脉后壁内膜.中层厚度(Intima-Media Thickness,IMT)、腹主动脉收缩期血流峰值速度(peak velocity,Vp)、收缩期平均速度(mean velocity, Vm)和收缩期流速积分(velocity integral,VTI)。将内-中膜平均回声强度AⅡ-Ⅰ与外膜平均回声强度AⅡ-A的比值作为内-中膜校正的AD值(AⅡc%),AⅡc%=AⅡ-Ⅰ/(AⅡ-A)×100%。 7.病理染色。 留取腹主动脉标本,苏木素-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色,油红O(red-oil O)染色。 8.免疫组织化学染色。 行TNF-α、MIF、ET-1、CRP、eNOS、MCP-1及IL-10免疫组织化学染色。 9.Real-time PCR。 检测血管组织中TNF-α、ET-1、CRP、eNOS、MCP-1及IL-10的mRNA表达水平,并以管家基因GAPDH作为参照。 10.Western blot。 检测血管组织中TNF-α、ET-1、CRP、eNOS、MCP-1及IL-10的蛋白表达水平。 11.统计学分析。 连续性数据用x±SD表示,离散数据用例数和百分数表示。组内比较服从正态分布的资料采用t检验,非正态分布资料采用秩和检验,组间差异性比较采用单因素方差分析,应用SPSS统计软件进行统计学处理(version 13.0; SPSS Inc),P<0.05有统计学差异。 结论: (1)建立了与人类长期慢性心理应激病变特征相似,易于观察慢性心理应激对动脉粥样硬化影响的动物模型。 (2)炎症因子MCP-1,TNF-α和CRP在慢性心理应激诱导的AS的过程中均呈上升趋势,MCP-1和CRP在高脂饮食诱导的AS的过程中均呈上升趋势,TNF-α在第4周末明显升高,但是在第8周末开始下降,第12周至16周逐渐回复正常水平。 (3)筛选出了既与高浓度皮质醇变化密切相关,又与AS密切相关的炎性因子TNF-α。
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