膳食低Se、低VE对克山病心肌纤维化和心肌重构的影响及其分子机制

论文摘要

心肌重构也叫心室重构,指心肌损伤后发生的心肌细胞肥大、非心肌细胞增生和间质纤维化,以及在此基础上形成的心腔扩张与心脏重量增加。心肌重构是多种心肌损伤的共同结局,是造成难治性心衰的重要因素,这在克山病往往表现得特别明显,尤其是儿童慢型克山病。儿童慢型克山病患者从发病、病程慢性化到死亡多数不超过两到三年,心肌重构发生的速度很快、病程极短。这种情况使我们考虑在克山病病人的生活环境特别是膳食中,存在能加速、加重心肌纤维化与心肌重构的因素。另外,自然慢型克山病是当前克山病发病的主要形式,其病理发展过程并不完全清楚,有人认为,自然慢型克山病早期心肌并未发生大量灶状、片状坏死,而主要是少量散在的心肌细胞坏死和凋亡；由于加速、加重心肌纤维化的因素发挥作用,心肌间质细胞反应活跃,大量胶原蓄积,进而产生心肌重构。因此我们考虑,病区膳食中加速、加重心肌纤维化的因素对自然慢型克山病的发生发展,很可能起特别重要的作用。克山病由复合致病因素引起,包括低硒、低维生素E、低钙、串珠镰刀菌素和柯萨奇病毒的感染等；其中,低硒、低维生素E是决定克山病地区性分布的致病因素。硒以硒代半胱氨酸的形式构成谷胱甘肽过氧化物酶的活性中心,谷胱甘肽过氧化物酶是心肌主要的抗氧化酶。维生素E在体内非酶抗氧化系统中发挥重要的作用,与硒有互补、协同和互相节约的关系。低硒、低维生素E普遍作用于病区人群,克山病患者机体抗氧化防御能力受损。以往的研究,主要集中在低硒、低维生素E等如何引起心肌坏死和造成克山病临床发病,对于心肌坏死发生后的心肌纤维化和心肌重构过程,这些因素是否还持续发生影响,当时的工作还很少涉及。我们长期跟踪国内外文献,发现有关膳食低硒、低维生素E等因素与心肌纤维化和心肌重构的关系迄今仍很少报道。根据现有线索,我们推测膳食低硒、低维生素E不仅参与克山病的病因组合,导致心肌细胞坏死、凋亡和临床发病,而且在心肌损伤后的修复过程中持续发挥作用,干扰心肌胶原代谢调控网络,加速和加重心肌纤维化与心肌重构：适时适量补充硒和／或维生素E.可减轻和逆转过度的心肌纤维化与心肌重构。本研究应用形态学、生物化学、免疫组织化学、RT-PCR、Western blotting等实验技术,通过膳食低硒、低维生素E和注射异丙肾上腺素构建低硒、低维生素E的大鼠心肌纤维化模型,观察膳食中添加硒和/或维生素E对大鼠心肌纤维化的影响,探讨适时适量补充硒和/或维生素E是否可减轻和逆转过度的心肌纤维化和心肌重构。另外,应用抗氧化剂脱氢表雄酮作用于低硒、低维生素E大鼠,观察阻断氧化应激干预心肌纤维化的发生发展并改善心肌重构的效果,进一步验证补充硒和/或维生素E的生物学作用。主要结果如下：以低硒、低维生素E的克山病病区粮和半合成饲料喂养大鼠81d,大鼠谷胱甘肽过氧化物酶活力显著降低、丙二醛含量升高,,心肌细胞出现嗜伊红性变、细胞间隙增宽、点状坏死等改变,心肌组织转化生长因子β1和成纤维细胞生长因子表达水平上调;在低硒、低维生素E膳食基础上,采用多点皮下一次性注射10mg·kg-1体重盐酸异丙肾上腺素的方法建立大鼠心肌纤维化模型,实验大鼠血清谷胱甘肽过氧化物酶活力显著降低,丙二醛含量升高；心肌转化生长因子β1和成纤维细胞生长因子表达水平上调,心肌金属基质蛋白酶-2和金属基质蛋白酶抑制剂-2表达上调,两者表达水平比值降低;心肌组织出现灶状坏死,心肌胶原大量蓄积,出现明显心肌纤维化和心肌重构改变。膳食中补充硒和/或维生素E可以不同程度的缓解这些改变,改善心肌纤维化和心肌重构。经脱氢表雄酮干预的膳食低硒、低维生素E喂饲81d的大鼠,大鼠氧化应激状态减轻,Ⅰ型胶原、Ⅳ胶原和纤维连接蛋白表达下降,氧化应激相关因子核因子KB-p65和抑制因子KB-a的表达下调,心肌纤维化相关因子转化生长因子β1和成纤维细胞生长因子的表达下调。在本论文的研究中我们得到了以下结论：（I）膳食低硒、低维生素E在心肌纤维化的修复过程中持续发挥作用,可加速、加重心肌纤维化和心肌重构：（2）适时适量补充硒和/或维生素E,可减轻和逆转过度的心肌纤维化与心肌重构；（3）硒和维生素E对克山病大鼠心肌纤维化和心肌重构的干预作用与以下机制有关：膳食补充硒和／或维生素E可以缓解大鼠氧化应激状态,下调心肌纤维化大鼠转化生长因子p1、成纤维细胞生长因子、金属基质蛋白酶-2和金属基质蛋白酶抑制剂-2的表达水平、提高金属基质蛋白酶-2和金属基质蛋白酶抑制剂-2表达水平的比值,进而抑制胶原的过度蓄积；（4）硒和维生素E对克山病大鼠心肌纤维化和心肌重构的干预作用,通过脱氢表雄酮阻断氧化应激干预心肌纤维化的发生发展并改善心肌重构的效果得到了进一步验证。我们的研究结果为控制慢型克山病的发展,改善其预后,减少自然慢型克山病的发生提供了新的思路；有利于阐明低硒、低维生素E等与一些慢性退行性疾病的关系,如胰腺纤维化、肝纤维化、扩张型心肌病等,为这类疾病所致器官纤维化的防控提供新的思路和理论依据。创新点：证明膳食低硒、低维生素E可加速和加重克山病的心肌纤维化和心肌重构,适时适量补充硒、维生素E可减轻和逆转这一病理过程。这在当前慢型克山病特别是自然慢型克山病的防控中是一个十分重要的问题。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 英文缩写词
• 第1章 引言
• 1.1 文献综述
• 1.1.1 克山病概述
• 1.1.2 线粒体氧化应激与心肌重构研究进展
• 1.1.3 DHEA及其抗氧化作用
• 1.2 研究目的和研究内容
• 1.2.1 论文的研究目的
• 1.2.2 论文的研究内容
• 第2章 膳食低Se、低VE对KD心肌纤维化和心肌重构的影响及其分子机制
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 主要试剂、抗体和仪器
• 2.1.2 主要溶液
• 2.1.3 实验方法
• 2.2 结果
• 2.2.1 实验一 KD病区粮及人工半合成低Se、低VE饲料对实验大鼠心肌病变的影响
• 2.2.2 实验二 膳食Se和/或VE对KD病区粮喂饲大鼠心肌纤维化和心肌重构的影响
• 2.2.3 实验三 膳食Se和/或VE对半合成饲料喂饲大鼠心肌纤维化和心肌重构的影响
• 2.2.4 实验四 阻断氧化应激对膳食低Se和低VE所致的氧化应激和心肌损伤的影响
• 2.3 讨论
• 2.3.1 膳食低Se、低VE对大鼠心肌的影响
• 2.3.2 膳食低Se、低VE的大鼠心肌纤维化模型的建立
• 2.3.3 膳食补充Se和/或VE对KD心肌纤维化和心肌重构的影响
• 2.3.4 阻断氧化应激对膳食低Se和低VE所致的氧化应激和心肌损伤的影响
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的学术论文及其他成果
• 致谢