扩张型心肌病心肌细胞外基质的重塑及其调控机制

摘要

目的：研究基质金属蛋白酶-2(matrix metalloproteinase-2，MMP-2)及金属蛋白酶组织抑制因子-1(tissue inhibitors of metalloproteinase-1，TIMP-1)在阿霉素扩张型心肌病(dilated cardiomyopathy diease，DCM)心肌间质重塑中的作用和意义，观察血管紧张素转化酶抑制剂(angiotensin-coverting enzyme inhibitor，ACEI)干预治疗对MMP-2和TIMP-1在心室组织中表达的影响，以及血浆I型前胶原羧基端肽(procollagen typeⅠ carboxylpropetide，PICP)、Ⅲ型前胶原氨基端肽(procollagentypeⅢ N-terminalpropetide，PIIINP)浓度变化及其与心肌纤维化程度的相关性。 方法：雄性SD大鼠分2组(1)正常对照组10只；(2)DCM组50只：阿霉素2mg/Kg腹腔注射，每周1次，连续8周后行心脏超声心动图，将达到DCM标准的大鼠再分为3组：①A组(卡托普利高剂量干预组)，50mg/Kg·d灌胃给药，连续3周；②B组(卡托普利低剂量干预组)，25mg/Kg-d灌胃给药，连续3周；③C组(DCM对照组)。取各组心脏组织切片行HE染色观察心肌的病理变化，苦味酸天狼星红染色(Van Gieson，VG染色)进行心室胶原特异染色及定量分析，免疫组化染色法对各组大鼠心脏心室组织MMP-2、TIMP-1蛋白的表达进行半定量检测。采用RT-PCR技术检测心室心肌MMP-2及TIMP-1mRNA的表达。ELISA方法对血浆PICP和PIIINP的浓度进行定量测定。 结果： 1、大鼠生存情况：对照组全部存活；腹腔注射阿霉素的50只大鼠，死亡4只。 2、超声心动图检测：与正常对照组相比，给予阿霉素腹腔注射的DCM组，心腔明显扩张，左室舒张期末内径(left ventricular enddiastole，LVED)、左室收缩期末内径(left ventricular endsystole，LVDS)明显的增加(P<0.05)；左室内径缩短率(fraction-shortening，FS)、左室射血分数(left ventricular ejection fraction，EF)明显降低(P<0.05)。 3、心肌组织病理学检查：①HE染色见正常对照组心肌细胞排列均匀整齐，横纹清楚，细胞大小均一，心肌细胞间隙无变化；DCM各组心脏组织有不同程度的炎性病变，心肌细胞排列紊乱呈多灶性溶解，心肌细胞变性、坏死，相邻细胞间隙增大，排列紊乱、核大深染、异型。DCM组心肌组织形态学的改变符合扩张型心肌病的病理学改变。②VG染色：DCM组较正常对照组的胶原纤维明显增加。DCM组胶原容积分数(collagen volume fraction，CVF)高于正常对照组(P＜0.05)，而A组和B组的CVF值较C组明显减少(P＜0.05)。 4、免疫组化染色：结果示MMP-2、TIMP-1蛋白主要表达于心肌细胞的胞质及心肌细胞外基质(extracellular matrix，ECM)中。MMP-2在正常对照组、A组和B组微弱表达，而在C组表达增强。C组MMP-2的表达高于正常对照组(P＜0.01)；而A组MMP-2的表达显著低于C组(P＜0.01)，B组MMP-2的表达低于C组(P＜0.05)。TIMP-1在正常对照组、A组和B组呈较强的表达，而在C组表达较弱。C组TIMP-1的表达低于正常对照组(P＜0.01)；而A组TIMP-1的表达明显高于C组(P＜0.01)，B组TIMP-1的表达高于C组(P＜0.05)。 5、心室心肌MMP-2、TIMP-1的mRNA表达：MMP-2 mRNA表达C组心室心肌中较正常对照组显著增加(P＜0.01)，A组较C组有明显的降低(P＜0.01)，B组低于C组(P＜0.05)。TIMP-1mRNA的表达C组较正常对照组有明显的减低(P＜0。05)，A组较C组有明显的增加(P＜0.05)，B组与C组无明显差异(P＞0.05)。 6、血浆中PICP、PIIINP的浓度：C组血浆的PICP、PIIINP的浓度高于正常对照组(P＜0.01)；A、B组血浆中PICP、PIIINP的浓度显著低于C组(P＜0.01)； 结论：MMP和TIMP参与了DCM发生发展过程中心肌细胞外基质的重塑，MMP-2/TIMP-1比率增高可促进DCM心肌细胞外基质胶原增生，从而影响心肌纤维化程度。血浆中PICP、PIIINP的浓度与心肌纤维化程度相关。血管紧张素转化酶抑制剂卡托普利可能通过降低心脏心肌细胞外基质MMP-2的表达，减轻MMP-2对ECM的降解和破坏作用；并通过上调TIMP-1而影响MMP-2/TIMP-1动态平衡，在DCM心肌细胞外基质重塑中起重要调节作用。

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综述 基质金属蛋白酶及其抑制剂在心肌疾病中的研究进展

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