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编号:10271358
Ang-Ⅱ对缺血缺氧性心肌胶原代谢的影响
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 1999年第2期
     作者:李保玉金 毅 孙 波 苗春生 王 凡

    单位:

    金 毅 孙 波 苗春生 王 凡 白求恩医科大学应用基础医学研究所 (长春130021);李保玉 北京铁路总医院病理科 (100038)

    关键词:心肌;胶原;血管紧张素-Ⅱ;激肽酶Ⅱ

    中国病理生理杂志990202 摘 要 目的:探讨缺血缺氧性心肌损伤过程中血管紧张素-Ⅱ(Ang-Ⅱ)与心肌胶原代谢的关系。方法:用异丙基肾上腺素(ISP)注射大 鼠,造成心肌缺血缺氧和心肌坏死模型,检测血清内GOT、CK、LDH、HBDH(羟丁酸脱氢酶)的活性,并检测心肌组织内血管紧张素-Ⅰ转换酶(ACE)、血管紧张素-Ⅱ(Ang-Ⅱ)和心肌胶原含量变化,观察细胞外间质效应细胞增殖情况。结果:注射ISP后,血清GOT、CK、LDH、HBDH活性增加,心肌匀浆内ACE、Ang-Ⅱ含量上升,并发现在ACE、Ang-Ⅱ升高的同时有成纤维细胞的增生,以后心肌胶原含量明显升高。结论:心肌缺血缺氧后,心肌局部合成释放ACE、Ang-Ⅱ增加,使心肌成纤维细胞增殖和合成胶原能力增强,出现心肌胶原含量的增加。说明Ang-Ⅱ是心肌间质胶原反应的一个信号分子。
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    Effects of Ang-Ⅱ on metabolism of collagen in ischemia-anoxic myocardium

    LI Bao-Yu, JIN Yi, WANG Fan

    Department of Pathology,Institute of Preclinical Science,Norman Bethune University of Medical Sciences,Changchun(130021)

    Abstract AIM:To investigate the relationship between collagen metabolism and local renin angiotensin systems in injured myocardium. METHODS:Isoproterenol (ISP) was injected into Wistar rats to make a myocardial ischemia and necrotic model.The activities of GOT,CK,LDH and hydroxybutyrate dehydrogenase in serum and contents of local angiotensin-converting enzyme (ACE)content,angiotensin-Ⅱ(Ang-Ⅱ),and collagen in injured myocardium were determined,the fibroblasts in myocardium were observed by immunohistochemical method 3,7,14 and 21 days after injected ISP, respectively.RESULTS:Local ACE and Ang-Ⅱ contents were significantly increased with proliferation of the fibroblasts and increase of collagen content after ISP injection.CONCLUSION:Accumulation of collagen in injured myocardium is all related to the release of ACE and Ang-Ⅱ.Ang-Ⅱ might be a signal molecule for collagen accumulation in relatively high concentration in injured myocardium.
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    MeSH Myocardium; Collagen; Angiotensin-Ⅱ; Kininase Ⅱ

    从以前对冠心病、克山病心肌间质改变的病理学研究可以看出,缺血缺氧性心肌损伤时心肌间质胶原蓄积,出现心肌纤维化[1]。从心肌缺血缺氧到心肌胶原过度蓄积之间肯定有一些中介因子在起作用,修复性纤维化是这样,反应性纤维化更是如此。Brilla[2]等认为高血压时心肌内胶原堆积是循环中血管紧张素转换酶(angiotensin converting enzyme,ACE)、血管紧张素-Ⅱ(angiotensin-Ⅱ,Ang-Ⅱ)和醛固酮的促增殖和促蛋白合成作用。近些年的研究提出组织局部的肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system,RAS)[3],并指出心脏局部可产生Ang-Ⅱ以及内皮素等生物活性因子。本文用异丙基肾上腺素(isoproterenol,ISP)注射大鼠,造成心肌坏死,作为缺血缺氧性心肌损伤的模型,探讨心肌局部在缺血缺氧坏死时某些生物活性因子含量及与胶原代谢的关系。
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    材料与方法

    一、动物处理:

    Wistar大鼠60只,雄雌各半,分成5组,每组12只,实验组皮下注射ISP1mg/kg,每日1次,共2日。于注射后3、7、14、21d用乙醚麻醉,眼球采血,处死动物,取心脏于液氮中保存。

    二、组织匀浆制备:

    取大鼠心脏,生理盐水冲洗后称重,按1∶9浓度(W∶V=1g∶9mL)加入匀浆介质(0.15 mol/L,pH7.4 磷酸盐缓冲剂),用电动玻璃匀浆器在4℃条件下制备组织匀浆。3000r/min离心15 min,吸取上清液用于生化或放免测定分析。

    三、血清中GOT、CK、LDH、HBDH活性测定分析:

    利用血清酶谱自动分析仪测定。
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    四、Ang-Ⅱ活性测定:

    采用均相竞争法放射免疫分析测定血清和心肌组织匀浆中的Ang-Ⅱ含量。试剂盒为北京北方免疫试剂研究所产品。

    五、ACE活性测定:

    利用马尿酰甘氨酰甘氨酸在血管紧张素-Ⅰ转换酶的作用下水解成马尿酸及甘氨酰甘氨酸。用乙酸乙酯提取马尿酸,蒸干,溶于氯化钠液中,紫外228nm测定马尿酸含量,用ACE计算方法算出ACE含量。

    六、心肌组织胶原蛋白含量测定:

    心肌组织,去除心房心耳,匀浆,离心后沉淀部分用丙酮脱酯两天,支丙酮,110℃烤干组织,称干重,研成细末。称20mg干粉加入安瓶内,加6mol/L盐酸2mL,封口,130 ℃水解5h。冷却后调pH值为6,定容,滤过。取滤液按文献方法测定羟脯氨酸含量[4]。胶原蛋白含量(μg/mg 干组织)=羟脯氨酸含量×7.4。
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    七、免疫组织化学染色:

    将心脏组织从液氮中取出,置-20℃冰箱内平衡2h,然后放入10%蔗糖中过液。恒冷切片机切片(5μm厚),置4%多聚甲醛中固定10min。然后应用ABC法做免疫组织化学染色。

    八、统计处理:

    全部实验数据经微机统计学程序处理,显著性检验采用方差分析。

    结 果

    一、血清GOT、CK、LDH、HBDH活性变化:

    血清GOT、CK、LDH、HBDH活性变化在注射ISP 3d后最高,7d时有所下降,但都明显高于对照组。注射ISP 14d后,血清GOT、CK、LDH、HBDH活性变化与对照组无差异(表1)。
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    表1 注射ISP后不同时间血清GOT、CK、LDH and HBDH活性变化

    Tab 1 The changes of activity of GOT、CK、LDH、HBDH in the serum of rats after injected ISP(U/L,±s) Group

    n

    GOT

    CK

    LDH

    HBDH

    3 d

    11
, 百拇医药
    183.96±46.83*

    1238.74±438.23*

    687.85±161.42*

    687.85±161.42*

    7 d

    12

    146.12±20.59*

    972.48±214.31*

    579.56±122.15

    280.32±75.43

    14 d
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    11

    125.87±20.08

    907.74±294.76

    506.46±183.32

    224.91±88.02

    21 d

    11

    115.26±11.16

    720.89±215.48

    411.87±124.41

    184.23±58.70

, 百拇医药     Control

    9

    116.73±9.70

    650.83±111.27

    398.31±83.58

    218.02±46.94

    *P<0.01, vs control;HBDH=hydroxybutyrate dehydrogenase

    二、心肌匀浆中Ang-Ⅱ、ACE含量变化:

    心肌组织中Ang-Ⅱ、ACE含量变化在注射ISP 3d后最高,7d、14d含量下降,和对照组比较差异显著。21 d和对照组无差异(表2)。
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    表2 心肌组织内Ang-Ⅱ、ACE含量变化

    Tab 2 The changes of Ang-Ⅱ and ACE content in

    the myocardium(±s) Group

    n

    Ang-Ⅱ(ng/L)

    ACE(nmol/L·mL-1·min-1)

    3 d

    11

, 百拇医药     129.72±52.63*

    76.14±8.78*

    7 d

    12

    93.02±48.17*

    58.94±6.85*

    14 d

    12

    56.49±29.90*

    49.12±7.76*

    21 d

    12
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    25.93±17.58

    37.44±3.78

    Control

    9

    21.30±19.58

    33.41±4.94

    *P<0.01,vs control

    三、心肌胶原蛋白含量变化:

    大鼠注射ISP 3 d时,胶原蛋白含量较对照组略低,但没有显著差异。注射14 d后,胶原蛋白含量增加,21 d时增加明显(表3)。

    表3 心肌胶原蛋白含量变化
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    Tab 3 The changes of collagen protein content in the

    myocardium(±s) Group

    n

    Collagen(μg/mg dry tissue)

    3 d

    11

    12.93±0.76

    7 d

    10

    14.09±1.33
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    14 d

    11

    16.42±1.06*

    21 d

    12

    19.03±2.74*

    Control

    9

    13.61±1.84

    *P<0.01,vs control

    四、形态学观察:

    注射ISP大鼠心肌出现大小不等的坏死灶,心内膜下多见。利用Vimentin和PCNA单抗作免疫组织化学染色,Vimentin阳性细胞主要是成纤维细胞和内皮细胞,注射ISP第3 d可见增生,7 d组阳性细胞数明显增加,在坏死灶几乎全为阳性细胞,在未坏死区域,阳性细胞数也增加,靠心内膜层心肌中表现更明显。在坏死灶修复区,可见较多的PCNA阳性细胞,7 d时最多,绝大部分为成纤维细胞。在非坏死区阳性细胞散在,主要是成纤维细胞。
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    讨 论

    从大量的尸检材料可以看出各种因素造成的心肌坏死,包括冠心病、心肌病、高血压心脏病,都有程度不同的胶原代谢紊乱,出现胶原过度蓄积,造成心肌纤维化。但心肌损伤时心肌胶原代谢紊乱的具体机制一直不甚清楚,尤其是缺血缺氧性心脏病变。我们以ISP注射大鼠,结果发现,注射ISP后,血清GOT、CK、LDH、HBDH活性在注射后3 d明显升高说明心肌细胞有变性坏死。组织学上也见心肌细胞有坏死灶形成。心肌匀浆中Ang-Ⅱ含量在注射后3 d显著增加,一直持续到注射后14 d,与对照组差异显著。说明心肌缺血缺氧、心肌细胞损伤会伴有心脏局部ACE活性升高和Ang-Ⅱ含量增加。Ang-Ⅱ增加之后心肌细胞外间质效应细胞增生并相继伴有心肌胶原蛋白含量上升。这提示心肌胶原蛋白含量与心脏局部Ang-Ⅱ水平有关。

    近些年的研究指出,心脏局部存在着RAS[3]。Campbell等利用分子生物学技术证明心脏具有血管紧张素原mRNA转录细胞。抑制主动脉、肾上腺和肺的血管紧张素原的基因表达,但对心肌的血管紧张素来源的RNA水平无影响。说明心肌血管紧张素原基因表达是个独立的组织特异性调节过程[5]。在我们的实验中,注射ISP后引起心脏Ang-Ⅱ水平升高,但循环中的Ang-Ⅱ水平各组之间无差异。说明注射ISP引起心肌损伤并使心脏局部释放Ang-Ⅱ,并非由循环中Ang-Ⅱ流注心脏所致。有文献指出,心脏本身能合成ACE,并在心脏克隆出ACE的基因[6]。Sun[7]等应用体外放射自显影技术发现标记的ACE与人心脏中的某些基质有特异性结合。在我们实验中,在心脏局部ACE升高,并与心脏内Ang-Ⅱ水平增加相关,说明Ang-Ⅱ是与ACE的转换有关。至于Ang-Ⅱ使心肌胶原增加的具体机制十分复杂。一些研究指出Ang-Ⅱ可通过自泌作用,旁泌作用与周围细胞或自身细胞受体结合,发挥生物学功能[8]。我们的实验表明,Ang-Ⅱ含量变化是从注射后第3 d升高并持续到14 d,在此期间,细胞外间质效应细胞明显增生,合成大量胶原,14 d时胶原蛋白含量已明显增加。这说明,Ang-Ⅱ是胶原增加的是一个信号因子。在Ang-Ⅱ刺激后,心肌内胶原过多蓄积。
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    *“八五”攻关课题资助

    参考文献

    1 Weber KT,Sun Y,Tyagi SC.Collagen network of the myocardium:function,structural remodeling and regulatory mechanisms.J Mol Cell Cardiol,1994,26:279.

    2 Brilla CG,Reams GP,Malsch B.Renin-angiotension system and myocardial fibrosis in hypertension:regulation of the myocardial collagen matrix.Eur Heart J,1993,14:57.

    3 Danser AHJ.Local renin angiotension.Mol Cell Biochem,1996,157:211.
, http://www.100md.com
    4 李保玉,刘玉和,董云鹏.糖胺多糖在肺纤维化发生中的作用.中华结核与呼吸杂志,1992,15:305.

    5 Lindpaintner KM,Niedermeyer N.Cardiac angiotensinogen and its local activation in the isolated perfused beating heart.Circ Res,1990,67:564.

    6 Pinto GE,Viglione P,Saavdra J.Autoradiographic localization and quantification of rat heart angiotensin converting enzyme.Am J Hypertens,1991,4:321.

    7 Sun Y,Ratagska A,Zhou G.Angiotensin converting enzyme and myocardial fibrosis in the rat receiving angiotensin Ⅱ or aldosterone.J Lab Clin Med,1993,122:395.

    8 Brilla CG,Zhou G,Matsubara L.Collagen metabolism in cultured adult cardiac fibroblasts:response to angiotensin and aldosterone.J Mol Cell Cardio,1994,26:809.

    收稿日期:1997年4月29日

    修稿日期:1998年3月2日, 百拇医药