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根据《中国卫生统计年鉴》,2003年至2014年中国脑血管疾病死亡率呈上升趋势。依据2010年第6次人口普查数据推算,在2014年有83.73万的城市居民和102.34万的农村居民死于脑血管疾病。在我国脑出血占全部脑血管病的20%—40%,是发病率、致残率和死亡率很高的临床疾病类型。脑血管疾病的发生与Ryanodine receptors(RyRs)相关蛋白CAMRs,PPTA以及PPTB等具有密切的关系。这些蛋白通过影响RyR复合体的构象,激活或抑制RyR介导的钙诱导的钙释放通道,进而影响下游通路。该通路发生异常时,肌肉的兴奋-收缩耦联(EC-coupling)机制就会改变,进而造成血管紧张度发生异常,导致心肌细胞信号传导受阻,最终引发机体出现脑出血以及导致个体血管发育异常等症状。相关研究表明,适量的PPCS干预对脑血管疾病具有一定的缓解作用,但过量的PPCS干预却会导致体内相关通路的调控出现异常,引发脑源性猝死。本课题以FNC_TG转基因小鼠为研究对象,以C57野生型小鼠为对照,研究声光电联合外界压力(PPCS)对转基因小鼠相关生理功能的影响及钙相关蛋白、基质金属酶相关蛋白对小鼠血管发育以及脑出血的调控机制。本实验将小鼠分为以下四组,分别为:野生型静置组(WT-S)、转基因静置组(TG-S)、野生型干预组(WT-EX)、及转基因干预组(TG-EX)。通过对四组小鼠进行心电、血压、血管张力的测量结合小鼠脑组织核磁共振检测结果等对小鼠的相关生理指标进行监控;通过HE染色、刚果红染色、地衣红染色观察小鼠心、脑、血管等组织病理学的变化;通过胸主动脉血管、肠系膜动脉血管以及脑底动脉血管的电镜切片,从超微结构上分析小鼠血管发育的异常;通过对小鼠胸主动脉血管进行MMPs家族的MMPII与MMPIX蛋白的免疫组化染色,分析MMPs家族蛋白在不同状态下的小鼠动脉血管中的表达;通过实时定量qPCR检测并分析MMPIX基因在转基因小鼠血管中的表达情况;通过Western Blot技术对钙相关蛋白CAMRs、PPTA和PPTB在上述不同状态下小鼠脑组织中的表达进行比较分析。相关结果如下:(1)生理学指标:转基因小鼠存在ST段上升、ST段下降、心率不齐、右心室传导阻滞等症状,且在 PPCS/PA(Physics-physical complex stress/Physical activity)干预后该症状加重,引发心源性猝死。同时小鼠脑组织表面蛛网膜下腔存在大量积血,核磁共振SWI序列检测结果显示其脑组织存在大量出血灶;血管张力测量结果显示,与野生型小鼠相比,转基因小鼠肠系膜二级动脉对收缩刺激反应较强,但无显著性差异,对舒张刺激反应较弱,且具有统计学意义。该结果提示其血管紧张度较高,其内皮可能存在异常。(2)组织病理学变化:与野生型小鼠以及转基因静置组小鼠相比,TG-EX组小鼠大脑皮层存在大量出血点,利用ImageJ软件计算WT-S组、WT-EX组、TG-S组和TG-EX组小鼠大脑表面出血面积,结果表明,与野生组小鼠相比,转基因组小鼠大脑表面出血面积较多且具有显著性差异,该结果与核磁共振SWI序列成像结果以及组织染色分析结果一致。刚果红染色结果显示,在小鼠大脑出血点附近聚集有淀粉样蛋白斑存在,预示其可能还存在其他神经性疾病。地衣红染色结果显示,转基因小鼠的动脉血管弹性层分布不连续,可观察到明显的弹性纤维断裂,该现象与透射电镜结果一致。(3)免疫组化染色结果:在野生型小鼠胸主动脉壁以及血管内皮部位MMPII和MMPIX均有弱阳性表达,但MMPII表达较MMPIX表达略强;在转基因小鼠胸主动脉壁以及弹性纤维层之间可见MMPII和MMPIX明显的表达。(4)实时定量qPCR结果:在mRNA水平上,MMPIX在转基因小鼠血管组织中的表达量明显上调,且具有显著性差异(P<0.001)。(5)Western Blot结果:与WT-S组小鼠相比,CAMR1与CAMR2蛋白在TG-S组小鼠脑组织中表达量有上调趋势,且均有极显著性差异(P<0.001),与TG-S小鼠相比,CAMR1在TG-EX小鼠中表达量有下调趋势(P<0.05),CAMR2在TG-EX小鼠中表达量有上调趋势,但无统计学差异,与WT-EX组小鼠相比CAMR1蛋白在TG-EX小鼠脑组织中表达量具有上调趋势,且具有极显著性差异(P<0.001),CAMR2蛋白在TG-EX小鼠脑组织中表达量具有上调趋势,但无统计学差异;与WT-S组小鼠相比,PPTAA与PPTAB蛋白在TG-S组小鼠脑组织中表达量有上调趋势,且均有极显著性差异(P<0.00l),PPTAC在TG-S组小鼠脑组织中表达量有下调趋势,具有显著性差异(P<0.01),与WT-EX组小鼠相比PPTAB与PPTAC蛋白在TG-EX小鼠中表达量有下调趋势,且具有极显著性差异(P<0.001),而PPTAA蛋白在TG-EX小鼠中表达量有上调趋势,且具有极显著性差异(P<0.001);与TG-S组小鼠相比,PPTAB蛋白与PPTAC蛋白在TG-EX小鼠中表达量有下调趋势,且均具有极显著性差异(P<0.001),而PPTAA蛋白在TG-EX小鼠中表达量有上调趋势,且具有极显著性差异(P<0.001)。与WT-S组小鼠相比,PPTBA与PPTBB蛋白在TG-S组小鼠脑组织中表达量有上调趋势,且PPTBA蛋白具有显著性差异(P<0.01),PPTBB蛋白具有极显著性差异(P<0.001);与WT-EX组小鼠相比,PPTBA与PPTBB蛋白在TG-EX小鼠中表达量有下调趋势,且PPTBA蛋白具有极显著性差异(P<0.001),PPTBB蛋白具有显著性差异(P<0.01);与TG-S组小鼠相比,PPTBA与PPTBB蛋白在TG-EX小鼠中表达量有上调趋势,且PPTBA蛋白的表达量具有显著性差异(P<0.05),PPTBB蛋白的表达量具有极显著性差异(P<0.001)。结论:FNC_TG转基因小鼠由于钙相关蛋白的表达异常,出现心律失常、右心室传导阻滞等现象。PPCS干预加重了转基因小鼠心律失常等症状,导致心源性猝死;同时由于血管紧张度异常,所以该小鼠在PPCS干预后,引发脑组织大面积出血,导致脑源性猝死;刚果红染色结果提示,脑血管壁中有大量的淀粉样蛋白沉积,表明该转基因小鼠还可能存在其他神经性疾病。钙相关蛋白参与调控转基因小鼠的心脑血管相关发育进程,其表达异常致使该转基因小鼠血管发育异常出现脑血管瘤,导致脑出血。上述研究结果表明,对该种基因缺陷的人群进行心脑血管疾病筛查,是十分重要的。