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目的:心力衰竭的研究一直是目前的热点。近年来,国内外已陆续发现不少心衰相关的致病靶标,对心力衰竭的发生、发展及预后的研究早已深入到分子水平。有多项研究发现,衰竭心脏组织中β肾上腺素受体激酶1(βARK1)的活性异常升高,而运用腺病毒转染一种多肽类的βARK1抑制剂(βARKct),能够明显改变β肾上腺素能神经刺激的反应性和改善衰竭心脏的功能。
尽管国内近年有不少相关研究,但总体来说主要局限于心衰模型的建立上,对心力衰竭的基因治疗较少涉及,目前尚无采用质粒作为载体转染在体心肌细胞的报道。本实验研究了基因转染β肾上腺素受体激酶抑制剂(βARKct)对异丙肾上腺素(ISO,isoproterenol)诱导的心衰大鼠模型心功能的作用,详细探讨了质粒携带目的基因进行转染时的剂量与转染成功率、心功能变化之间的关系。
方法:ISO法建立心衰动物模型,即采用腹腔注射IS03mg/kg,缓慢注射,注意回抽,避免入血管或膀胱,每天一次,连续三天;对照组同法仅注射等量生理盐水。同时以大鼠脑皮质的cDNA作为模板扩增目的基因βARK1的序列,并确定βARKct的序列(βARKct为βARK1的羧基末端181aa的氨基酸),再构建携带有βARKct基因表达质粒,并制备成浓度为1ug/ul的注射剂型。
建模5周后通过尾静脉注射两种剂量βARKct质粒(0.3mg及0.6mg)对心衰大鼠进行基因转染。转染1周后,用Doppler超声心动图检测大鼠心功能的各项参数,了解各组大鼠心功能变化情况。并取其心脏组织,用荧光定量PCR及Western-blot检测βARKct及βARK1基因的表达情况。
结果:
1)使用ISO制备心衰大鼠模型的存活率与其余制备心梗后心衰模型的存活率相近,5周后存活率为53.3%;在第二次行超声心动图检测时死亡2只,总存活率为48.9%。
2)心衰大鼠心肌βARK1的表达水平较正常大鼠高,大剂量βARKct质粒可成功转染心衰大鼠心肌,但使用尾静脉注射的方法转染率低;转染成功大鼠的心肌βARK1水平较心衰组明显下降。
3)Doppler超声心动图示心衰大鼠射血分数及心输出量均较对照组明显下降。βARKct转染后心衰大鼠心功能有所好转,但射血分数及心输出量仍低于对照组。
结论:应用异丙肾上腺素可制备有效、可靠的心衰动物模型,制备方法简便、无创。且本实验明确了该种制备方式的ISO使用剂量。通过尾静脉注射的方式,可使质粒携带βARKct成功转染入大鼠心肌组织,转染率为25%。基因转染βARKct对ISO诱导的心衰大鼠有一定疗效,同时心肌βARK1的表达明显下降。转染剂量不同影响其作用,大剂量易成功转染。