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编号:10283035
野生型p53、bcl2基因在低氧性肺动脉高压大鼠肺内表达及其分布
http://www.100md.com 《中国应用生理学杂志》 2000年第3期
     作者:李荣 别毕华 彭则 张珍祥

    单位:同济医科大学附属同济医院呼吸病研究室,武汉 430030

    关键词:缺氧;高血压;肺;bcl2;P53

    中国应用生理学杂志000314 摘要 目的:探讨野生型p53、bcl2基因在慢性低氧性肺动脉高压中 的作用。方法:建立慢性低氧性肺动脉高压大鼠模型,用原位杂交的方法 观察p53 mRNA、bcl2 mRNA在大鼠心脏及肺组织的表达和分布。结果:缺氧组大鼠肺小动脉壁厚度占血管外径的百分比(MT%)29.3%±4.5%明显高于正常对照 组15.2%±3.2%(P<0.01),肺小动脉壁p53 mRNA表达0.68±0.12明显弱于对 照组1.12±0.38(P<0.01),而bcl2 mRNA表达2.38±1.04强于对照组1.09±0.3 2(P<0.01)。结论:①慢性缺氧能导致肺小动脉重建及肺动脉高压;② 野生型p53 bcl2基因均参与了慢性低氧性肺动脉高压肺血管重建的调控。
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    中图分类号: R543.2; Q786文献标识码:A文章编号 :1000-6834(2000)03-0246-04

    EXPRESSION AND DISTRIBUTION OF p53 AND BCL2 IN THE LUNG TISSUE OF RATS WITH CHRONIC HYPOXIC PULMONARY HYPERTENSION

    LI Rong,BIE Bi-hua,PENG Ze,et al.

    (Respiratory Disease Ressarch Laboratory,Department of medicine,T ongji Hospital,Tongji medical university,Wuhan 430030)

    ABSTRACT
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    Aim:To evaluate the role of p53 and bcl2 in the development of h ypoxic pulmonary hypertension.Methods:Rat models with chronic hy poxia induced pulmonary hypertension were established.Expression and distrbution of p53 mRNA and bcl2 mRNA in the rat lung tissue and heart were detec te d with in situ hybridization.Results:The ratio of the thickness of p ulmonary arteriolar wall to external diameter of pulmonary arterioles (MT%) was (29.3%±4.5%)in rats exposed to hypoxia for 3 weeks.It was significantly higher than those in normal control group (15.2%±3.2,P<0.01).The expression of p53 mRNA in the wall of pulmonary arterioles in hypoxic rats was weaker (0.68 ±0.12) than that of control group (1.12±0.38,P<0.01),but the expression of bcl2 mRNA in the wall of pulmonary arterioles in hypoxic rats was stronger (2 .38±1.04) than that of control group (1.09±0.32,P<0.01).Conclusion:①Hypoxia can induce formation of pulmonary hypertension and structural reure remodeling of pulmonary arteriols in chronic hypoxic pulmonary hypertensio n.②p53 and bcl2 amy modulate the structure remodeling of pulmomary ar terioles in chronic hypoxic pulmonary hypertension.
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    KEY WORDS: anoxia; hypertension; pulmonary; p53; bcl2

    野生型p53基因与bcl2基因广泛存在于全身各组织中,p53基因具有促进细胞 凋亡的作用,bcl2基因具有抑制细胞凋亡的作用,它们均为细胞凋亡重要的调控基因。它 们在其它组织器官的作用已有报道,在慢性缺氧动物心、肺组织中的研究尚未见报道。我们 通过观察野生型p53 mRNA及bcl2 mRNA在缺氧性肺动脉高压大鼠心、肺组织中的表 达,旨在了解野生型p53、bcl2基因在缺氧性肺动脉高压心、肺组织中的作用。

    1 材料与方法

    1.1 动物和缺氧

    雄性Wistar大鼠30只(同济医大实验动物中心提供),体重180~200 g,随机分为对照组(n =15)和实验组(n=15)。实验组在常压条件下进行间歇性缺氧,每天8 h,连续21 d, 缺氧时将大鼠置于有机玻璃舱内,舱内浓度由测氧仪监测(Atom 日本产)。通过充入氮气稀 释,使氧浓度维持10%左右,舱内二氧化碳由钠石灰吸收,水蒸气由硅胶吸收,对照组不接 受任何处理,置于同一实验室饲养。
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    1.2 血流动力学检测

    大鼠用1%戊巴比妥钠50 mg/kg腹腔内注射,麻醉固定,维持呼吸循环生命体征稳定,暴露右 侧颈外静脉,经颈外静脉插入一硅胶管经右心房、右心室至肺动脉,导管另一端经一压力传 感器(p23ID美国)连接四道生理记录仪(Nihon kohden)测定平均肺动脉压(mPA P),以阻抗微分图测量心输出量(CO)。

    1.3 脏器湿重的检测

    肺脏:取除气管外的整个肺组织,称其湿重,比较两组的变化。心脏:剪取右心室游离壁(R V)及左室(LV)加室间隔(S),分别称其湿重,计算出RV(LV+S)比值,比较两组的变化。

    1.4 组织标本制备

    右心与右肺组织标本用4%多聚甲醛(其中DEPC浓度为0.1%)固定,取右心和右肺石蜡包埋, 连续切片,作HE染色和原位杂交。
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    1.5 原位杂交

    1.5.1 探针标记 野生型p53互补脱氧核糖核酸(cDNA)探针,bcl 2互补脱氧核糖核酸(cDNA)探针(购自武汉博士德公司),地高辛随机引物标记和检测试剂盒( 购自德国Broehringer mannheim公司)1 μg cDNA探针,变性后加入六聚核苷酸混和物2 μl ,脱氧核糖核苷三磷酸(dNTP)标记用混和物2 μl,无菌水19 μl,DNA聚合酶Ⅱ大片段1 μl, 37℃ 20 h。以乙二胺四乙酸(EDTA)终止反应。加入2 μl 4 mol/L的氯化锂和75 μl预冷的 无水乙醇沉淀,20 μl TE溶解含用。

    1.5.2 杂交前预处理 石蜡切片常规脱蜡,0.2 mol/L盐酸20 mol,0.1% DEPC,0.01 mol/L PBS各洗2次,每次3 min,蛋白酶K 1 μg/ml 37℃消化15 min,0.2%甘氨酸 ,0.01 mol/LPBS,0.1%DEPC各洗2次,每次3 min,逐级酒精脱水。
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    1.5.3 杂交 滴加预杂交液42℃ 15 min,然后加入经变性的上述探针,4 2℃ 24 h。常规洗片,显色及复染封片。阴性对照片以末标记的探针代替。

    1.6 图像分析

    用QTM 90型图像分析仪测定与呼吸性细支气管及肺泡壁伴行的肺小动脉壁厚度占血管外径的 百分比(MT%)和管型面积血管总面积的百分比(MA%)。并将原位杂交切片进行灰度扫描,以阴 性对照血管灰度为1,分别记录出对照组、缺氧组、血管壁野生型p53 mRNA及bcl2 mRNA表达的相对强度。

    1.7 统计分析

    数据用均数±标准差(±s)表示,统计检验采用t检验。

, 百拇医药     2 结果

    2.1 血流动力学变化

    缺氧组平均肺动脉压明显高于正常对照组(P<0.01),而心输出量低于正常对照组(P <0.01),说明慢性缺氧肺动脉高压大鼠模型成功,慢性缺氧所致肺动脉高压已形成(表1)。

    Tab.1 Effect of chronic hypoxia on blood rheology

    of rats(±s,n=15)

    mPAP(KPa)

    CO(ml/min)

    Control
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    2.05±0.62

    48.3±13.4

    Hypoxia

    3.62±0.98*

    24.2±10.3*

    * P<0.01,vs control

    2.2 脏器湿重的变化

    缺氧3周后大鼠肺湿重较正常对照组增加(P<0.01),心脏湿重也有明显增加,缺氧组RV( LV+S)较正常对照组明显升高(P<0.01),以上说明有肺组织细胞增生及右心室肥大发生(表2)。

    Tab.2 Effect of chronic hypoxia on heart and lung
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    wet weihght of the rats(±s,n=15)

    Heart (RV/LV+S)

    Lung(g)

    Control

    0.107±0.012

    5.42±1.03

    Hypoxia

    0.194±0.02*

    8.82±2.31*

, http://www.100md.com     * P<0.01,vs control

    2.3 HE染色的变化

    HE染色切片显示,常压低氧3周后大鼠肺小动脉壁增厚、管腔狭窄、平滑肌细胞肥大。

    2.4 原位杂交的变化

    图像分析肺部缺氧组MT%、MA%明显高于正常对照组(P<0.01),野生型p53 mRNA表 达明显低于正常对照组(P<0.01),bcl2 mRNA表达明显高于正常对照组(P<0.01表 3)。慢性缺氧心肌细胞野生型p53 mRNA表达明显低于正常对照组(P<0.01),bcl 2 mRNA表达明显高于正常对照组(P<0.01表4)。p53 mRNA、 bal2 mRNA主要 分布在细胞胞浆内,胞核偶见。

, 百拇医药     Tab.3 Effect of chronic hypoxia on lung arteriole construc tion

    and expression of p53 mRNA、bcl2 mRNA in the

    rats(±s,n=15)

    MT%(%)

    MA%(%)

    BCL2mRNA

    p53 mRNA

    Control
, 百拇医药
    15.2±3.2

    29.33±9.25

    1.09±0.32

    1.12±0.35

    Hypoxia

    29.3±4.5*

    53.47±15.25*

    2.38±1.04*

    0.68±0 .12*

    * P<0.01,vs controlTab.4 Effect of chronic hypoxia on the expression of
, 百拇医药
    p53 mRNA、bcl2 mRNA in heart tissue of

    the rats(±s,n=15)

    p53 mRNA

    bcl2 mRNA

    Control

    1.07±0.21

    1.12±0.52

    Hypoxia

    0.62±0.12*
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    3.30±0.68*

    * P<0.01,vs control

    3 讨论

    肺小动脉结构重建是慢性缺氧性肺动脉高压的形态学特征,主要表现为肺小动脉中层肥厚, 平滑肌细胞增生、增大。实验发现缺氧3周后大鼠mRNA较正常对照组明显升高(P<0.01) 。光镜下HE染色切片发现肺小动脉管壁增厚,管腔狭窄,平滑肌细胞肥大。原位杂交图像分 析结果显示MT%、MA%较正常对照组明显升高(P<0.01)。证实了慢性缺氧不仅有肺血管系 统功能的改变,还导致了肺小动脉结构的重建。

    野生型p53基因是一抗癌基因,其长度约为16.20 kb,定位于染色体17P13.1。身体 所有组织都有p53 mRNA表达[1,2]。野生型p53蛋白是一定位于细胞 核的磷蛋白,因其分子量为53KD,故名p53。其半衰期为20 min,快速的代谢转换使 正常细胞的p53蛋白量维持在低水平。野生型p53蛋白主要定位于细胞核,使细 胞阻滞于G1晚期而停止分裂不能进入S期。主要在细胞核内与靶目标结合而影响基因转录 和DNA复制,促进细胞的终末分化和程序化死亡而发挥其抑制细胞增殖[3]抑制细胞 转化作用。我们研究发现实验组野生型p53 mRNA表达下降,说明促使细胞凋亡的因素 减少,在动态平衡中,促进细胞生存的因素就增加。我们观察到在缺氧性肺动脉高压大鼠肺 小动脉增殖明显并有右心室心肌肥大,说明野生型p53基因在正常肺管壁、平滑肌及 心肌细胞凋亡的调控中有重要作用。
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    bcl2为人体正常原癌基因[4],是在t(14;18)染色体易位断点处发现的一种癌基 因,具有阻断程序化细胞死亡的作用[5],它在许多组织细胞中广泛表达。bcl2 蛋白是一种重膜碎片上的膜结合蛋白,它位于线粒体膜,存在于具有琥珀酸脱氢酶活性的内 层质膜。bcl2对细胞凋亡的影响有选择性,是通过抑制诱导凋亡的信号而防止或延迟细胞 凋亡[6,7]bcl2不象致癌基因那样加速细胞分裂,而是抵抗多种形式的细胞凋亡 ,延长细胞寿命,促进细胞生存,导致细胞数目增加。我们在实验中发现在缺氧性肺动脉高 压大鼠,心、肺细胞中,bcl2 mRNA表达强度增加,说明使细胞生存的因素增加,在细胞 动态平衡中,促细胞生存的因素增加,促细胞凋亡的因素就减少。观察到在缺氧性肺动脉高 压大鼠中,肺小血管增殖明显,右心室肌肥大,说明bcl2在缺氧性肺动脉高压大鼠心、肺 小血管壁增生,肥厚中有重要作用。
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    在正常细胞中,细胞生长、发育、凋亡有自定的程序,细胞凋亡也是有助于维持自身稳定。 在细胞凋亡的过程中,凋亡与抗凋亡因素相互作用决定了细胞发展方向,研究发现bcl2可 改变p53等细胞周期调节蛋白的核-胞浆转运阻断p53诱导的凋亡和生长停止, 从而促进细胞生存[8,9]。在缺氧性肺动脉高压发生中,野生型p53、bcl 2均参与了其过程,我们研究发现p53 mRNA表达下降,bcl2 mRNA表达增加,提示细 胞生存的因素大于凋亡的因素,实验中也观察到肺血管内皮、平滑肌细胞的增殖、心肌细胞 的肥大,提示野生型p53、bcl2在缺氧性肺动脉高压,肺小血管重建中的重要作用 。

    作者简介:李荣(1968-),女,重庆人,主治医师,博士,从事呼吸系 统疾病的研究,现在深圳龙岗中心医院工作。

    参考文献
, 百拇医药
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    收稿日期:1998-11-23;修回日期:2000-01-03, 百拇医药