心力衰竭时大鼠下丘脑室旁核血管紧张素转换酶和血管紧张素1型受体与NMDA受体相互作用对交感神经活动的影响

摘要

慢性心力衰竭（简称心衰），是由各种心血管疾病导致心输出量降低并伴有心功能进行性恶化的临床综合征，是缺血性心脏病等多种心血管疾病的主要并发症。探讨其发病机制和寻找有效的防治手段是目前心衰研究的热点课题。而持续的交感神经过度激活是心衰的重要特征，可以促进心衰的恶化。因此降低交感神经的兴奋性成为心衰治疗的关键。近年来研究发现中枢神经体液机制的改变会使心衰时已经存在的水钠潴留和交感神经激活更加显著，使心功能进一步恶化并形成恶性循环。并且交感神经中枢的激活是构成心衰病理机制的重要因素。因此，关于心衰时中枢调控机制的研究日益受到重视。
　　 交感神经节前神经元的活动完全受下丘脑室旁核（PVN）和延髓头端腹外侧区（RVLM）等心血管中枢的控制。其中室旁核是调控交感神经传出活动的重要中枢位点。心衰时室旁核神经元被激活，使交感神经活动增强，促进心衰的发展。肾素-血管紧张素系统（RAS）是体内重要的体液调节系统，主要通过血管紧张素Ⅱ（ANGⅡ）与Atl受体（AT1-R）结合起作用。心衰时外周肾素-血管紧张素系统等神经内分泌机制被明显激活并且伴有血流动力学改变和交感神经活动持续增强。而研究证实，心血管中枢PVN、RVLM和孤束核等区域存在血管紧张素转换酶（ACE）和AT1-R的表达，对心血管功能和交感神经的活动具有重要的调节作用。脑内ACE主要介导ANGⅡ的产生，中枢ACE的活性在维持正常大鼠肾交感神经的基础紧张性放电中具有重要作用。给正常大鼠室旁核注入ANGⅡ可明显增强交感神经活动。因此非常有必要对RAS的中枢机制进行更深入的探索。
　　 室旁核中含有大量的神经递质对交感神经活动和心血管功能具有重要的调节作用。其中最重要的是谷氨酸能系统。研究证实室旁核中神经元激活之所以与心衰有关，主要是室旁核中谷氨酸能机制激活导致的。室旁核内谷氨酸通过谷氨酸受体参与心血管反射，调控交感神经的传出活动和心血管系统的功能。给正常大鼠PVN内微量注入N-甲基-D-天门冬氨酸（NMDA）时，引起血压升高，心率增快，肾交感神经活动增强。NMDA受体是谷氨酸离子型受体的一个主要亚型，由一个NR1亚基（NMDAR1）和一个或多个NR2亚基组成，其功能主要取决于NR1亚基。心衰时刺激室旁核内NMDA受体可使交感神经放电增加，室旁核微量注入NMDA受体拮抗剂则出现相反的情况。此外，心衰时室旁核中去甲肾上腺素增加，引发的外周交感活动增强与心力衰竭的发生发展密切相关；肾交感神经放电活动的调节也受PVN中GABA的内源性抑制作用所控制，参与交感活动的中枢调节。心衰时室旁核中各种神经递质发生改变，参与心血管反射活动的调节，对交感神经兴奋性产生影响。体外研究发现，对同时表达AT1-R和NMDAR1的神经元使用ANGⅡ处理后，可以观察到神经元NMDAR1蛋白的表达呈剂量依赖性增加，AT1-R阻断剂氯沙坦则可以阻止该现象的发生，使NMDAR1蛋白表达不能上调。神经元生存环境中ANGⅡ增加可以促进神经元内谷氨酸机制激活，NMDAR1蛋白表达增加，中枢神经系统内RAS与谷氨酸能机制之间可能存在相互作用。
　　 在本研究中，我们进行了以下工作：采用冠脉结扎术建立大鼠心衰模型，经微型渗透泵给室旁核内持续微量注入不同的药物干预4周后，1、观察心力衰竭时大鼠下丘脑室旁核内ACE和AT1-R的变化及其对交感神经活动的影响；2、观察心衰时下丘脑室旁核神经递质系统中NMDAR1、TH和GAD67的变化及其对外周交感神经活动的影响；3、通过使用血管紧张素1型受体阻滞剂、血管紧张素转换酶抑制剂和NMDA受体拮抗剂研究心衰时室旁核内源性ACE和AT1-R与谷氨酸能机制发生的变化，观察RAS与谷氨酸能机制之间是否存在相互作用，共同影响交感神经的传出活动。
　　
　　 第一章
　　 【目的】心力衰竭时肾素-血管紧张素系统激活，交感神经活动持续加强，最终导致心功能不断恶化。下丘脑室旁核（PVN）是调控交感神经传出活动的重要中枢位点和整合部位。本文主要观察心衰时大鼠下丘脑室旁核内ACE和AT1-R的变化及其对心衰发生发展和交感神经活动的影响。【方法】选取雄性SD大鼠48只，首先进行室旁核插管术。1周后通过冠脉结扎术建立大鼠心衰模型或假手术模型，同时室旁核插管连接微型渗透泵分别持续微量注入AT1-R 阻滞剂缬沙坦（VAL, 0.05μg/h. PVN），血管紧张素转换酶抑制剂（ACEI）赖诺普利（Lisinopril, 0.46μg/h. PVN）或空白对照药人工脑脊液（Vehicle, 0.11μl/h.PVN）干预。4周后经血流动力学检测观察心功能；电生理记录肾交感神经放电活动；计算肺/体重比（Lung/BW）和右心室/体重比（RVW/BW）；免疫组织化学染色观察下丘脑室旁核内ACE表达的变化；ELISA 法测定血浆NE和AngII 含量；Western blot技术测定下丘脑室旁核内Fra-like和AT1-R蛋白的含量变化。【结果】与假手术组比较，心衰大鼠心功能明显降低：左心室舒张末压（LVEDP）明显升高，±dp/dtmax和左室射血分数（LVEF）明显下降，左室前负荷增加（RVW/BW和Lung/BW 明显升高，p<0.05）；肾交感神经放电明显增强；血浆NE和AngII浓度增高（p<0.05）；PVN内Fra-like、ACE和AT1-R表达增加（p<0.05）。与空白对照药治疗的心衰大鼠比较，接受缬沙坦或赖诺普利治疗的心衰大鼠LVEDP、RVW/BW和lung/BW 有所降低（P<0.05），±dp/dtmax 升高（P<0.05），LVEF 无明显改变，PVN 区域的Fra-like、ACE和AT1-R表达减少（P<0.05），外周血NE和ANGII下降（P<0.05），肾交感神经放电减少（P<0.05）。【结论】心衰时PVN 区域内源性的ACE和AT1-R 被明显激活引起交感神经放电增加，心功能明显减退。
　　
　　
　　 第二章
　　 【目的】室旁核中含有大量的神经递质对交感神经活动和心血管功能具有重要的调节作用。其中最重要的是谷氨酸能系统。此外，心衰时室旁核去甲肾上腺素增加，GABA的内源性抑制作用减弱也参与交感活动的中枢调节。本部分主要探讨心衰时大鼠下丘脑室旁核内NMDAR1、TH和GAD67的变化及其对交感神经活动的影响。【方法】选取雄性SD大鼠36只，首先进行室旁核插管。1周后采用冠脉结扎术建立大鼠心衰模型或假手术模型，同时各组经室旁核插管连接微型渗透泵持续给予特异性NMDA受体阻滞剂AP5（0.02μg/h.PVN）或空白对照药人工脑脊液（vehicle, 0.11μl/h. PVN）进行干预。4周后经血流动力学检测观察心功能；电生理记录肾交感神经放电活动；计算肺/体重比（Lung/BW）和右心室/体重比（RVW/BW）；ELISA法测定血浆NE和AngII含量；免疫组织化学染色观察下丘脑室旁核内TH表达的变化；使用Western blot技术测定下丘脑室旁核内NMDAR1和GAD67蛋白含量变化。【结果】与假手术大鼠比较，心衰大鼠心功能明显下降：左心室舒张末压（LVEDP）明显升高，±dp/dtmax明显降低，左室射血分数（LVEF）明显下降，（p<0.05），左室前负荷增加（Lung/BW和RVW/BW明显升高，p<0.05）；肾交感神经放电明显增强，血浆NE和AngII的浓度增高（p<0.05）；室旁核内NMDAR1和TH表达增加，GAD67的表达减少（p<0.05）。与空白对照药治疗的心衰大鼠比较，接受AP5治疗后心衰大鼠LVEDP、RVW/BW和lung/BW有所降低(P<0.05)，±dp/dtmax升高（P<0.05），LVEF 无明显改变，室旁核区域的NMDAR1和TH表达减少，GAD67表达增加（P<0.05），外周血NE和AngII浓度下降（P<0.05），肾交感神经放电活动减少。【结论】心衰时下丘脑室旁核中谷氨酸能机制（NMDAR1）被明显激活，TH活性增强，GAD67活性降低，可以使交感神经的放电增加，促进心力衰竭的发生发展。
　　
　　
　　 第三章
　　 【目的】肾素-血管紧张素系统是体内重要的体液调节系统，心血管中枢下丘脑室旁核内存在血管紧张素转换酶（ACE）和血管紧张素1型受体（AT1-R）的表达，对心血管功能和交感神经的活动具有重要的调节作用。同时室旁核内谷氨酸能系统的激活可以增加交感神经放电，影响心血管功能。本部分主要探讨心力衰竭时室旁核内ACE、AT1-R与NMDA受体之间可能存在的相互作用及其对外周交感神经放电活动的影响。【方法】选取雄性SD大鼠60只，首先进行室旁核插管术。1周后采用冠脉结扎术建立大鼠心衰模型或假手术模型，同时各组室旁核插管连接微型渗透泵持续给予AT1-R阻滞剂缬沙坦（VAL, 0.05μg/h.PVN），ACEI 赖诺普利（Lisinopril, 0.46μg/h. PVN），特异性NMDA受体阻滞剂AP5（0.02μg/h.PVN）或空白对照药人工脑脊液（vehicle, 0.11μl/h. PVN）干预。4周后经血流动力学检测观察心功能；电生理记录肾交感神经放电活动；计算肺/体重比（Lung/BW）和右心室/体重比（RVW/BW）；免疫组化染色观察下丘脑室旁核内ACE和TH表达的变化；ELISA法测定血浆NE和AngII含量；采用Western blot技术测定室旁核内Fra-like、AT1-R、NMDAR1和GAD67蛋白含量的变化。【结果】与假手术组比较，心衰大鼠心功能明显降低，左心室舒张末压（LVEDP）明显升高，左室射血分数（LVEF）明显下降，±dp/dtmax明显降低（p<0.05），左室前负荷增加（Lung/BW和RVW/BW明显升高，p<0.05）；肾交感神经放电明显增强，血浆NE和AngII浓度增高（p<0.05）；室旁核内Fra-like、ACE、AT1-R、NMDAR1和TH的表达增加，GAD67表达减少（p<0.05）。与空白对照药治疗的心衰大鼠比较，接受缬沙坦、赖诺普利或AP5治疗后心衰大鼠LVEDP，RVW/BW和lung/BW有所降低（P<0.05），±dp/dtmax升高（P<0.05），室旁核区域的Fra-like、ACE和AT1-R、NMDAR1和TH表达减少，GAD67表达增多（P<0.05），外周血NE和ANGII下降（P<0.05）；肾交感神经放电活动减少。【结论】心衰时室旁核区域的ACE和AT1-R被明显激活，使交感神经活动增强，并且可以对室旁核内谷氨酸能机制产生影响，ACE和AT1-R的激活可以增强NMDA的作用。在中枢水平针对二者同时采用相应的治疗措施，有望更有效地改善心衰症状，使交感神经放电减少，提高慢性心衰患者的生存率和生活质量。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:缩略词中英文对照表

声明

前言

第一章 心力衰竭时大鼠下丘脑室旁核内血管紧张素转换酶和血管紧张素1型受体的变化对交感神经活动的影响

第二章 心力衰竭时大鼠下丘脑室旁核内NMDA受体的改变及其对交感神经活动的影响

第三章 心力衰竭时下丘脑室旁核血管紧张素转换酶和血管紧张素1型受体与NMD NMDA受体相互作用对交感神经活动的影响

展望与不足

综述 心力衰竭治疗思路的新转变

个人简历

致谢