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据世界卫生组织统计,全球每年约有1,700万人死于心脑血管疾病。心脑血管疾病包括心血管疾病与脑血管疾病,因具有高发病率、高致死率、高致残率及多并发症的特点,使其成为严重威胁人类健康的疾病之一。心脑血管疾病的发生与对Ryanodine receptors(RyRs)发挥起调控作用的相关蛋白CAMRs,PP2A,FNs,N-cadherin及PTEN等密切相关,这些蛋白通过影响RyR复合体的结构,激活或抑制RyR介导的钙诱导的钙释放,进而调节肌肉收缩。该通路异常时,肌肉的兴奋-收缩耦联功能紊乱,导致血管紧张度变化,心肌细胞信号传导受阻,引发机体出现心律失常、高血压及脑出血等症状。研究表明,适量干预可以缓解心脑血管疾病,尤其是对脑出血的恢复有一定的帮助。然而过量的干预会造成体内相关调控通路的紊乱,引发心源性猝死或脑源性猝死。尤其对于慢性心脑血管疾病患者,以及有心脑血管疾病家族史的人群,干预强度的控制与干预方式的选择尤为重要。本课题以C4MR_TG转基因小鼠为研究对象,以未经修饰的相同基因背景的野生型小鼠为对照,研究力竭干预对小鼠心脑血管生理功能的影响及钙释放通道相关的蛋白调控机制。本实验按照以下四组进行,分别是.:野生型安静组(WT-S)、野生型力竭干预组(WT-Ex)、转基因安静组(TG-S)及转基因力竭干预组(TG-Ex)。通过小鼠心电图、血压、血管张力测量及核磁共振实验对小鼠进行生理指标监控;通过HE染色、Trichrome三色染色、刚果红染色、普鲁士蓝染色、滕氏蓝染色及地衣红染色观察小鼠心脑血管组织病理学变化;通过CAMR1与CAMR2蛋白的免疫组化实验,对钙相关蛋白在不同状态下小鼠心、脑组织中的表达进行定位;通过 Western Blot 技术对钙相关蛋白 CAMRs、N-cadherin、PP2A、FNs 和 PTEN 在上述不同状态下小鼠心、脑组织中的表达进行分析。得到结果如下:(1)生理学指标:转基因小鼠存在心律失常症状,且在力竭干预后该症状加重,并引发心源性猝死。转基因小鼠力竭干预后,引发脑源性猝死,小鼠脑组织表面蛛网膜下腔存在大量积血,核磁共振SWI序列下的成像结果显示了其出血灶。血管张力测量结果显示,与野生型小鼠相比,转基因小鼠肠系膜动脉对收缩刺激反应较强,但无显著性差异,舒张刺激反应较弱,且具有统计学意义(与野生型相比,TG-S组P<0.001,TG-Ex组P<0.01),提示其血管紧张度较高。(2)组织病理学变化:在WT-Ex、TG-S与TG-Ex小鼠中都出现心脏纤维化现象,但WT-S小鼠中未观测到该现象。TG-Ex组小鼠蛛网膜下腔,大脑皮层及小脑部位都存在大量出血点,出血点附近聚集有淀粉样蛋白斑,与核磁共振SWI序列成像结果相一致。转基因小鼠的动脉血管弹性层分布不连续,可观察到明显的断裂位点,且胸主动脉出现厚度不均匀现象。(3)免疫组化染色结果:CAMR1蛋白在小鼠心脏中主要分布于室间隔、右心室心外膜及左心室心外膜、心肌层与心内膜;该蛋白在小鼠脑中主要分布于大脑皮层、丘脑与小脑中。CAMR2蛋白在小鼠心脏中主要分布于室间隔、左右心室心外膜、心肌层与心内膜;该蛋白在小鼠脑中主要分布于大脑皮层与尾状壳核。(4)Western Blot结果:与野生型小鼠相比,CAMR1与CAMR2蛋白在转基因小鼠心脏中表达量有下调趋势,但无统计学差异,且与TG-S小鼠相比,二者在TG-Ex小鼠中表达量有上调趋势,但无统计学差异;N-cadherin蛋白在转基因小鼠心脏中上调(WT-S、TG-S相比P<0.05,WT-Ex与TG-Ex相比P<0.01),且与TG-S小鼠相比,该蛋白在TG-Ex小鼠中表达量也上调(P<0.05);与WT-S小鼠相比,PP2AC蛋白在TG-S小鼠心脏中表达量下调(P<0.001),而与WT-Ex及TG-S相比,该蛋白在TG-Ex小鼠中表达量则上调(P<0.001)。在小鼠脑组织中,与野生型小鼠相比,CAMR1与CAMR2蛋白在转基因小鼠中表达量上调(WT-S与 TG-S 小鼠相比,CAMR1 蛋白 P<0.001,CAMR2 蛋白 P<0.01;WT-Ex 与 TG-Ex小鼠相比,CAMR1蛋白P<0.05,CAMR2蛋白P<0.01),与TG-S小鼠相比,CAMR1蛋白在TG-Ex小鼠中的表达量有下调趋势,但无统计学差异,而CAMR2蛋白在TG-Ex小鼠中的表达量上调(P<0.05);N-cadherin蛋白在转基因小鼠中表达量下调(WT-S 与 TG-S 相比 P<0.05,WT-Ex 与 TG-Ex 相比 P<0.01),且与 TG-S 相比,该蛋白在TG-Ex小鼠中表达量有下调趋势,但无统计学差异;与野生型小鼠相比PP2A、FN-1及PTEN蛋白在转基因小鼠脑组织中表达量有下调趋势但无统计学差异,且与TG-S小鼠相比,FN-1及PTEN蛋白在TG-Ex小鼠脑组织中表达量有下调趋势,但无统计学差异,而PP2A C蛋白在TG-Ex小鼠中表达量有上调趋势,但无统计学差异。结论:CAMR_TG转基因小鼠由于钙释放通道相关蛋白的表达异常,出现心律失常、高血压等症状。力竭干预加重了转基因小鼠心律失常症状,导致心源性猝死。由于血管紧张度异常以及脑血管壁中淀粉样蛋白沉积,该小鼠在力竭干预后体内激素水平上升,引发脑出血症状。钙释放通道相关蛋白参与调控转基因小鼠的心脑血管病理进程。上述研究结果表明,对于从事体育运动人员进行心脑血管疾病的筛查,以及慢性心脑血管疾病患者选择适度的体育项目是十分必要的。