【摘 要】
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【目的】通过建立亚慢性砷中毒的小鼠模型,评估心肌损伤的情况,分析程序性坏死和凋亡的作用,探讨砷致小鼠心肌损伤的机制。【方法】选用40只5周龄的C57BL/6小鼠,随机分为四组,对照组饮用去离子水,低、中、高砷暴露组分别饮用含0.15 mg/L,1.5 mg/L,15 mg/L三氧化二砷的去离子水。砷暴露12周后,麻醉处死小鼠并采集腹主动脉血样和心脏组织。原子吸收荧光法测定血清砷含量和心脏砷含量。全
【基金项目】
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山西省自然科学基金项目(线粒体活性氧ROS/Egr-1通路对砷暴露心肌细胞坏死性凋亡的调控作用研究);
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【目的】通过建立亚慢性砷中毒的小鼠模型,评估心肌损伤的情况,分析程序性坏死和凋亡的作用,探讨砷致小鼠心肌损伤的机制。【方法】选用40只5周龄的C57BL/6小鼠,随机分为四组,对照组饮用去离子水,低、中、高砷暴露组分别饮用含0.15 mg/L,1.5 mg/L,15 mg/L三氧化二砷的去离子水。砷暴露12周后,麻醉处死小鼠并采集腹主动脉血样和心脏组织。原子吸收荧光法测定血清砷含量和心脏砷含量。全自动生化分析仪检测血清样品中心肌酶活力,包括谷草转氨酶(AST)、肌酸激酶(CK)、乳酸脱氢酶(LDH)、碱性磷酸酶(AL P)和α-羟基丁酸脱氢酶(HBDH);以及血脂代谢相关指标水平,包括总胆固醇(Tc h)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)和低密度脂蛋白胆固醇(LD L-C)。石蜡切片HE染色和Masson三色染色观察心脏组织病理学变化。脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记法(Terminal Deoxynucleotidyl Transferase-mediate d d UTP Nick-End Labeling,TUNEL)检测心肌细胞凋亡情况;q RT-PCR检测心脏组织中程序性坏死通路相关基因(RIP1、RIP3、MLKL、TNF-α、IL-1β、IL-6)及凋亡通路相关基因(Bax、Bcl-2、Caspase-3)的表达;Western blot检测心脏组织中RIP1、RI P3蛋白的表达情况。【结果】1、与对照组相比,不同剂量砷暴露组血清砷和心脏砷含量都明显升高;与低剂量组相比,中、高剂量组血清砷和心脏砷含量显著升高(P<0.01)。2、心肌酶活力及血脂代谢水平的改变:与对照组相比,中、高剂量砷暴露组血清AST、LDH、CK和HBDH活力显著升高,低剂量组无明显改变;各处理组血清ALP与对照组相比无明显差异;与对照组相比,低剂量组TG水平显著降低,HDL-C的水平有升高的趋势;各处理组Tch、LDL-C、LDL-C/HDL-C水平均没有明显差异。3、心脏组织病理学的改变:HE染色观察到,中、高剂量砷暴露组心肌纤维紊乱,有坏死心肌细胞、炎性细胞和成纤维细胞出现,高剂量砷暴露组观察到明显的心肌坏死后收缩带;Masson三色染色观察到,中、高剂量砷暴露组胶原纤维明显增多,排列不规则。4、心肌细胞凋亡及凋亡通路相关基因的表达情况:TUNEL法检测到对照组中未发现有凋亡心肌细胞,各剂量砷暴露组心内膜和心外膜下均可见不同数量的凋亡心肌细胞分布;q RT-PCR法检测心脏组织中凋亡相关基因的表达,结果显示,与对照组相比,Bax的表达在中、高剂量砷暴露组显著上调(P<0.05);Bcl-2的表达在中(P<0.05)、高(P<0.01)剂量组显著下调;Caspase-3的表达在高剂量砷暴露组显著上调(P<0.05)。5、心脏程序性坏死通路相关基因和蛋白的表达情况:Western blot检测心脏程序性坏死标志物RIP1和RIP3的表达,结果显示,与对照组相比,中、高剂量砷暴露组RIP1和RIP3的表达均显著上调(P<0.01),低剂量组无显著变化;q RT-PCR检测结果显示,与对照组相比,各处理组RIP1、RIP3、MLKL基因表达均有上调的趋势,RIP1的表达在高剂量组显著上调(P<0.05),RIP3的表达在中(P<0.05)、高(P<0.01)剂量组也显著上调,MLKL的表达在低(P<0.05)、中(P<0.05)、高(P<0.01)剂量组均高于对照组;与对照组相比,TNF-α的表达在低、中、高剂量砷暴露组均显著上调(P<0.01),IL-1β的表达在低剂量组(P<0.05)和高剂量组(P<0.01)显著上调,IL-6的表达在中、高剂量组显著上调(P<0.01)。【结论】1、亚慢性砷暴露可引起小鼠心肌组织坏死、炎细胞浸润及心肌纤维化等病理学改变,且随着染毒剂量的增加损伤范围和程度逐渐加重;2、亚慢性砷暴露通过介导心肌细胞发生程序性坏死和凋亡引起小鼠心肌组织损伤。
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