CAMR_85基因对TAC干预小鼠心脏肥大及重构的作用及机制研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaotao_8730
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据《中国心血管健康与疾病报告2019概要》研究显示,心血管病的患病率与致死率仍不断上升,受不健康的生活方式或其他疾病如高血压、高血脂和糖尿病等影响,其死亡率远高于其他恶性疾病。病理性心脏肥大作为适应应激状态的不良改变进程,其心肌细胞增大的同时检测到凋亡现象、组织纤维化及炎症反应发生;且由钙相关蛋白参与的受基因调控的细胞增殖、离子通道介导的收缩耦联以及胞内胞外代谢途径都发生改变。以上变化将引发恶性心率失常,并最终导致心力衰竭。因此,探究钙相关CAMR_85转基因小鼠在心脏肥大及重塑进程中的电生理变化、组织病理学改变及具体的分子机制具有重要意义。本课题以CAMR_85(CAM_85)转基因小鼠作为实验对象,以WT-129小鼠作为对照,通过胸主动脉狭窄手术(TAC)干预,探究CAMR_85基因在持续超负荷压力下的生理水平变化和分子水平变化,以及在心脏肥大和重构中的作用机制。通过手术干预把小鼠分为四组:野生假手术组(WT-sham)、野生主动脉狭窄组(WT-TAC)、CAM_85 假手术组(CAM_85-sham)和 CAM_85 主动脉狭窄组(CAM_85-TAC)。对四组小鼠采取间隔两周进行一次心电图记录,观察并分析心脏在电生理水平上的变化;通过常规切片染色观察各组小鼠术后的心脏组织病变情况;通过免疫组化确定炎症相关蛋白和钙相关蛋白在各组小鼠心脏中的定位和表达分析;通过实时定量PCR检测各组小鼠心脏中肥大、纤维化和凋亡相关基因在转录水平的表达情况。所得实验结果如下:(1)生理学参数分析:相比于WT-sham组,WT-TAC组小鼠术后各时期的心电图记录结果出现J波、T波和ST段上抬,QT间期时程延长等波形异常现象;CAM_85-sham组小鼠在术后10周和12周也出现QT间期时程增长,CAM_85-TAC组小鼠的ECG波形除具有以上异常情况外,还出现早搏、心率不齐和房室传导阻滞等严重异常病症。(2)组织病理学分析:与对照相比,WT-TAC组和CAM_85-TAC组小鼠术后4、8和12周的心重与体重的比值、心重与胫骨长的比值明显增大,且CAM_85-TAC组小鼠术后12周的两种心重比值与WT-TAC组相比极显著增大。CAM_85-TAC组小鼠术后4、8和12周的心肌细胞横截面积极显著大于CAM_85-sham组和WT-TAC组,且WT-TAC组小鼠心肌细胞的横截面积在三个时期中也显著大于WT-sham组。WT-TAC组和CAM_85-TAC组小鼠术后4、8和12周的心脏组织中的纤维化严重程度和Ⅰ型胶原表达量极显著多于各对照组,且CAM_85-TAC组在术后8周和12周的纤维化和 Ⅰ 型胶原含量与WT-TAC组相比极显著增加。与对照组相比,WT-TAC组和CAM_85-TAC组小鼠的心肌细胞凋亡数量极显著增多,且CAM_85-TAC组细胞凋亡程度与WT-TAC组相比极显著上调。(3)免疫组化分析:WT-TAC组小鼠术后12周心脏组织中炎症相关蛋白CD45和CD68的表达量极显著高于WT-sham组,而CAM_85-TAC组中CD45和CD68的表达量极显著高于CAM_85-sham组和WT-TAC组;同样钙相关蛋白CAMR1和CAMR2在WT-TAC组小鼠术后4、8和12周的心脏中表达量极显著高于对照组,在CAM_85-TAC组小鼠术后各时期心脏组织中的表达量增加,与CAM_85-sham组和WT-TAC组相比具有极显著性差异。(4)实时定量PCR分析:小鼠经手术干预12周后,心脏左心室转录水平上细胞肥大相关基因Nppa和β-MHC在WT-TAC组的表达量极显著高于WT-sham组,Nppb在WT-TAC组中的表达量也增多;Nppa、Nppb和β-MHC在CAM_85-TAC组中的表达量都增加,与CAM_85-sham组相比呈极显著增加趋势,与WT-TAC组相比也呈显著性上调现象。组织纤维化相关基因col1a1和col3a1在WT-TAC组和CAM_85-TAC组左心室中的表达量较之于各对照组也显著增加,且col3a1在CAM_85-TAC组中的表达量极显著多于WT-TAC组;Tgfb在CAM_85-TAC组中的表达量与CAM_85-sham组相比也显著增加。凋亡相关基因Casp3和Bcl2在WT-TAC组和CAM_85-TAC组左心室中的表达量上调,与对照组相比具有极显著性增加趋势,且Casp3在CAM_85-TAC组中的表达量比WT-TAC组中多;与sham组相比,Bax同样在TAC组小鼠左心室中的表达量显著性增加。结论:心脏在持续超负荷压力刺激下会发生病理性肥大及重构改变,在这一进程中,心脏中的电生理信号传导系统发生结构重构及功能障碍,导致不同种类的心律失常疾病发生;同时心肌组织结构发生重构,出现心肌细胞体积增大和凋亡数量增多,组织纤维化和炎症反应程度增加等病理性变化。CAMR_85基因参与调节心脏中的钙信号通路,该基因缺失将导致TAC诱导的心脏肥大及重构进程中的相关病变现象加重。因此,探究CAMR_85基因对病理性心脏肥大及重构进程中的影响和作用机制,能够为治疗心肌肥厚相关心脏疾病提供新的潜在的基因治疗靶向。
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