GCSF对压力超负荷下小鼠室重构和心力衰竭的影响.docx

复旦大学 博士学位论文 G-CSF对压力超负荷下小鼠心室重构和心力衰竭的影响 姓名：姚志峰 申请学位级别：博士 专业：心血管内科学 指导教师：葛均波中文摘要临床研究显示，心脏肥大不仅是心脏对各种刺激的代偿反应，而且是心脏病 中文摘要 临床研究显示，心脏肥大不仅是心脏对各种刺激的代偿反应，而且是心脏病 发病和死亡的独立危险因素，是心力衰竭，心源性猝死的最常见原因，许多心血 管疾病如高血压、瓣膜病、心肌梗死和肥厚型心肌病等均伴有心脏肥大，同时许 多内在的和外在的刺激如内分泌失调、缺血、神经体液因子和细胞因子等都可以 诱导心脏肥大，其特征是心脏肥厚，心肌细胞排列紊乱和间质纤维化。现在认为 心肌长期负荷过度是引起心脏肥大的主要原因，其发生机制十分复杂，血管紧张 素II的升高，心肌肥大肽的产生，胶原改建的直接作用以及前后负荷介导的机 械牵拉、热休克蛋白的调控保护等，都是心脏肥大必然的和必要的发病机制【H】， 其中机械负荷是一个很重要的激发因素。一般的观点认为心肌细胞是终末分化的 细胞，出生后不久即失去了增殖的能力，因此，当心脏处于血流动力学超负荷压 力下时，心肌细胞数量并没有增加而体积增大，产生适应性心肌肥厚增加收缩力， 减小室壁张力以对抗增加的负荷，但随着负荷的持续增加，出现失代偿，即非心 肌细胞数量增加并且产生许多细胞外基质蛋白如胶原和纤维，从而发生左心室重 构，最终导致心脏的功能失调。长期的心脏肥大可导致许多心脏疾病如扩张型心 肌病、充血性心衰、心肌梗死、心律失常和心源性猝死。目前临床上对于心脏肥 大的治疗仍缺乏有效的手段。虽然心内科治疗方法多样，药物繁多，但是总体疗 效并不满意，主要是因为对于心脏肥大的病理生理过程及其产生的分子机制认识 不充分，因此，确定心脏肥大的分子机SJJt仁常重要，将有助于我们找到预防和治 疗的有效措施。 粒细胞集落刺激因子(granulocyte colony-stimulating factor,G—CSF)是一个25 kDa的糖蛋白，由于其能有效地诱导动员骨髓干细胞包括造血干细胞，间充质细 胞和内皮祖细胞入血，临床上最初用来治疗中性粒细胞减少和在骨髓移植方案 中，近来许多动物研究证实其在心肌梗死等缺血引起的心力衰竭的预防保护中具 有重要作用，能改善心功能，缩小梗死面积，其主要机制就是G-CSF能诱导梗 死心脏的血管新生，甚至有小部分动员的骨髓干细胞在心脏微环境下转化为心肌 细胞的报道，虽然对此观点学术界还有争论，但G．CSF动员骨髓中干细胞至外 周血使其“募集’’到心脏梗死区，促进血管新生，改善心肌重构的作用是明确的。 最近研究发现G．CSF对心肌细胞具有直接保护作用，其主要机制是G．CSF通过 直接作用于心肌细胞上的受体Jak／Stat系统，抑制心肌细胞凋亡，促进其生存， 这也是在急性心肌梗死中G．CSF改善心功能的重要机制，这提示我们G．CSF可 能对非缺血性心脏病如压力超负荷引起的心室重构和心力衰竭也有保护作用。这 方面的研究很少，曾有类似报道G．CSF可以减轻阿霉素诱导的心肌病的Fas蛋 白表达，抑制心肌细胞凋亡，保持心肌超微结构的完整，最终改善心功能，其治 疗机制与心肌梗死模型一致，G．CSF能逆转阿霉素诱导的细胞外信号调节激酶 疗机制与心肌梗死模型一致，G．CSF能逆转阿霉素诱导的细胞外信号调节激酶 (ERK)的失活，且G．CSF的这种有益作用在心肌病已经形成后仍然有效。因 此本实验旨在研究G．CSF对压力超负荷引起的非缺血性心室重构及心力衰竭的 影响，探究其可能的作用机制，为临床治疗高血压性心肌肥厚和心力衰竭提供新 的思路。 目前国内国外均趋于利用小鼠压力超负荷模型来研究从心脏肥大逐渐向心 力衰竭转变的病理生理和分子机制，故首先探讨如何在短时间内建立压力超负荷 模型，应用此类模型揭示心脏肥大的内在分子机制，是具有重要意义的研究课题。 第一部分 压力超负荷后心肌内转基因小鼠的生物学特性观察 摘要 目的：探索在短时间内建立小鼠心肌内转基因后压力超负荷模型，为深入 研究心脏肥大的分子机制提供可靠的实验对象。方法：雄性C57BL／6小鼠随机 分为升主动脉缩窄组(手术组)和同期假手术组(对照组)，手术组根据暂时阻 断主动脉血流5 s、10 s、30 s同时左心腔内分别注射Ad．LaeZ或PBS后又分为 LaeZ组和PBS组，观察术后4周不同时间小鼠体重、颈动脉血压和心脏超声等 变化。HE染色和X．gal染色分别观察心肌肥厚情况和基因转染情况。结果： 手 术成活率88．8％。升主动脉缩窄小鼠的血压较对照组明显升高。缩窄术后2周心 肌明显肥厚，4周时出现失代偿性心力衰竭。X-gaLl染色显示阻断血流5 s以上心 脏有蓝染，但10 s、30 s之间无明显区别。结论：该方法简单有