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目的: 慢性心力衰竭是所有心脏疾病发展的终末阶段,该疾病对我国人民的健康和生活质量产生了严重的影响。在慢性心力衰竭的发生和发展中存在着交感神经的过度激活和迷走神经活性的减弱。目前临床对于缺血性心衰的治疗旨在抑制交感神经活性,而对提高迷走神经活性的治疗方案尚无明确的临床指南。对于迷走神经功能在心衰发展中的调控机制并不明确,如何通过提高迷走神经活性改善心衰预后是近年来的研究热点。本研究预通过建立大鼠的慢性心力衰竭模型,而后给予其电刺激迷走神经的治疗措施,并通过应用miRNA差异表达筛选的途径探寻迷走神经活性在心衰发生及治疗中的机制。 方法: 一、心肌梗死后大鼠慢性心力衰竭动物模型的建立 健康的雄性Wistar大鼠,采用开胸结扎大鼠左冠状动脉前降支的方法使大鼠发生致心肌梗死。另外,设立对照组。在入组时和结扎大鼠左冠状动脉前降支所致心肌梗死8周后检测大鼠血清脑钠肽(brain natriuretic peptide,BNP)和超声心动图左心室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)、左心室短轴缩短率(left ventricular fractional shortening,LVFS)、左心室舒张末期容积(left ventricular end-diastolic volume,LVEDV)、左心室收缩末期容积(left ventricular end systolic volume,LVESV)等指标。于结扎大鼠左冠状动脉前降支所致心肌梗死8周后,光学显微镜观察HE染色和Masson染色下心肌细胞形态。 二、电刺激迷走神经治疗大鼠慢性缺血性心力衰竭的临床疗效的研究 经超声及血清学判定为慢性缺血性心力衰竭的大鼠16只,随机分配入心衰组和刺激组。心衰组(慢性心力衰竭大鼠仅暴露颈部迷走神经),刺激组(慢性心力衰竭大鼠给予72小时迷走神经刺激)。分别于入组时和迷走神经刺激72小时后检测大鼠血清BNP和超声心动图LVEF、LVFS、LVEDV、LVESV等指标。 三、电刺激迷走神经治疗大鼠慢性缺血性心力衰竭机制的研究 随机选取对照组、心衰组和刺激组的心肌梗死边缘区的标本进行miRNA微阵列分析以筛选三组中均存在差异性表达的miRANs。 通过搜索miRNA靶基因数据库,得到差异表达的microRNA调控的所有靶基因。对所有功能及通路,利用卡方检验,计算其的显著性水平,筛选出靶基因参与的显著性功能和通路。 结果: 1、心肌梗死后大鼠心力衰竭动物模型的建立。成功建立心肌梗死后慢性缺血性心力衰竭模型大鼠16只。冠状动脉结扎手术8周后,心力衰竭组大鼠BNP水平明显高于对照组,心力衰竭组大鼠LVEF、LVFS较对照组水平明显下降,LVEDV、LVEVS较对照组水平明显增加。 2、全部心衰组及对照组动物于手术后8周行经胸超声心动图检测。在心肌梗死后8周时,心衰组BNP为127.3±19.4mmol/L,刺激组为131.1±19.8mmol/L,两组间比较无明显差异(p=0.655)。而经过72小时后,心衰组BNP为134.0±14.8mmol/L,刺激组为112.1±21.0mmol/L。刺激组较心衰组明显减低,其中p<0.05(p=0.041)。 在心肌梗死术后8周时,心衰组和刺激组两组EF值分别为44.9±4.7%和45.4±2.4%(组间无明显差异,P=0.78)。而经电刺激治疗后刺激组的EF明显改善,升高为53.2±7.7%,(组内比较刺激前后配对样本的T检验,p=0.017,p<0.05)。而心衰组经过72小时后EF值为42.7±4.6%(心衰组内两时间点对比无显著差异,P=0.22)。在72小时后这一时间点比较心衰组及刺激组两组的EF值,刺激组较心衰组明显改善,其中p<0.05。 3、为探讨电刺激迷走神经改善慢性缺血性心力衰竭这一过程潜在的信号通路和分子机制,我们选取实验动物对照组为左心室,心衰组及刺激组为心肌梗死边缘区部位心肌组织利用miRCURY LNA芯片技术筛选,首先筛选出在对照组及心衰组中差异表达的miRNA表达谱。筛选标准为变化倍数≥1.5或0.67,且p值<0.05。在心力衰竭大鼠和正常大鼠比较中,共有41个miRNAs存在差异性表达,而经迷走神经刺激治疗后,即迷走神经刺激组同心衰组比较中,共有47个miRNAs的表达发生明显变化。中和三组比较,在心衰后及迷走神经刺激后均发生显著变化的miRNAs共有11个,其中在心衰后表达上调,而在刺激后表达下调的分别为miR-205、miR-540-3p和miR-495,在心衰后表达下调而在刺激后表达下调的为miR-103-3p、miR-150-5p、miR-350、miR-138-1-3p、miR-3571、miR-129-1-3p、miR-133a-3p、miR-133b-3p共8个miRNAs。 对于差异性表达的miRNAs及其靶基进行GO及KEGG富集分析是发现,这一过程中可能参与的通路有尼古丁成瘾相关通路、细胞外基质受体相互作用信号通路、以及过氧化物酶体信号通路和扩张型心肌病信号通路等。 在差异性表达的miRNAs中,选取3个miRNA进行定量PCR验证。 结果显示3个miRNAs的差异表达趋势同芯片结果一致,同时均具有显著差异P<0.05。 结论: 1、通过结扎大鼠左冠状动脉前降支,从而造成大鼠的心肌梗死方法可以建立稳定的大鼠慢性心力衰竭动物模型。血清脑钠肽测定与超声心动图测定心梗面积及LVEF等左室功能指标可以作为活体大鼠诊断心肌梗死后心力衰竭的标准,与大鼠处死后病理诊断相符合。 2、发现一种新的电刺激迷走神经的模式,即持续为72小时的连续低频率电刺激可以改善心力衰竭大鼠的心脏功能。 3、通过miRNA芯片技术,得到了在对照组动物和心力衰竭组动物以及在经迷走神经刺激治疗后动物的心肌组织中均存在差异表达的miRNA表达谱。通过定量real-timePCR对选择的miRNA做进一步验证。并通过生物信息学预测其可能的功能机信号通路。