HIF-1α对缺氧诱导ANP分泌的影响

论文摘要

心脏不仅是推动血液流动的动力器官,同时也是生成和分泌钠尿肽激素的内分泌器官。钠尿肽激素以钠尿肽家族（family of natriuretic peptides, NPs）的形式存在于人和哺乳动物体内,其成员有心房钠尿肽（atrial natriuretic peptide, ANP）、脑钠肽（brain natriuretic peptide, BNP）、C-型钠尿肽（C-type natriuretic peptide,CNP）和D-型钠尿肽（dendroaspis natriuretic peptide, DNP）、此类激素主要有排钠利尿、参与机体水盐平衡和调节血压等生物学作用,对维持人体内环境稳态具有重要的作用。ANP是由心房肌细胞合成和分泌的钠尿肽家族中最先发现的肽类激素,它与机体各组织、器官,如心脏、血管、中枢神经系统、淋巴组织、生殖器官及肾脏组织等存在的钠尿肽受体（natriuretic peptide receptor, NPR）结合,从而发挥相应的作用,如舒张血管、降低血压、利钠利尿、抑制细胞增殖、调节免疫和保护细胞以及参与脂质代谢等。研究发现,物理、体液和神经因素等均能影响ANP的分泌,如心房肌细胞受到牵拉刺激（比如静脉血容量突然增加）、心房膨胀或内压升高、缺血缺氧、细胞内高渗透压、细胞外K+和Na+离子浓度的改变均能刺激ANP的分泌,内皮素、血管紧张素Ⅱ、糖皮质激素等体液因素也能影响ANP的释放。静脉注射抗利尿激素、前列腺素、酚妥拉明和血管紧张素Ⅱ等均可使血浆ANP浓度升高。反之,一氧化氮可抑制心房ANP的分泌。另外,肾上腺素能、胆碱能以及肽能受体对ANP分泌也有调节作用。其中以心房肌细胞的牵张（stretch）刺激被认为是调节ANP分泌的最关键性因素。早在1986年有研究报道,缺血缺氧是心房肌细胞分泌ANP的最有效因素之一,之后在体和离体实验都证实了这一观点。虽然发现ANP不久就证实缺氧可显著增加ANP的分泌,但其作用机制目前尚不清楚,故此领域的研究成为国内外热门焦点。缺氧（hypoxia）是一种组织氧供应不足或利用氧障碍时,导致组织的代谢、功能等发生异常变化的病理过程。缺氧时缺氧诱导因子-1（hypoxia-inducible factor-1,HIF-1）是维持内环境氧平衡的核心调控因子,它可调控一系列缺氧相关基因的表达,在传递缺氧信号的过程中发挥重要作用。通过其转录激活作用参与对低氧反应元件的调控,使机体对低氧刺激做出复杂的病理生理反应。HIF-1是由Semenza为首的课题组在低氧诱导的细胞核提取物中发现的,是一个包含HIF-1α及HIF-1β两个亚基的异源二聚体。HIF-1α亚基的活性及其表达可决定HIF-1的生理活性。细胞内氧浓度决定HIF-la的活性及其表达。有研究报道,HIF-1α在心肌缺血缺氧时可增强ANP的基因转录和启动ANP分泌的基因,从而增加ANP的分泌。内皮素（endothelin, ET）是1988年Yanagisawa等在猪的主动脉内皮细胞中提取的由21个氨基酸构成的血管活性多肽。它具有强缩血管、调节局部血流量和维持稳态等的重要作用。目前基因克隆证实,人类的ET有三个异构体,即ET-1、ET-2、ET-3。其中ET-1的缩血管作用最强且持久,而且是促进ANP分泌的强烈刺激物。ET-1与ET的A型（ETA）或B型（ETB）受体结合而发挥生物学效应。众多研究发现,缺氧可强烈刺激内皮及心肌细胞ET-1的分泌,而ET-1的表达又可增加HIF-1的转录。Whitman等研究发现,缺氧或常氧条件下,HIF-1的过度表达可促进ET-1的表达和分泌。另外,大量研究发现多种细胞因子和生长因子,如表皮生长因子（Epidermal Growth Factor, EGF）、胰岛素样生长因子（Insulin-Like Growth Factor, IGF）1和2等都能在常氧条件下诱导HIF-1α的表达,增强DNA结合活性及促进下游基因的表达。这些细胞因子能与相应的酪氨酸激酶受体结合,从而激活磷酸肌醇-3-激酶（Phospha-tidylinositol-3-kinase, PI3K）、丝-苏氨酸蛋白激酶（Protein-serine-threonine kinases, Akt）信号通路,这些信号通路通过诱导HIF-1的合成途径调控HIF-1α的活性。然而P13K信号传导通路调控HIF-1α活性与缺氧诱导ANP分泌的相互关系不甚明了。因此,本实验利用家兔离体搏动的心房灌流装置,制备急性缺氧模型,观察和探讨HIF-1α及其靶基因ET-1对缺氧诱导ANP分泌的作用,为研究ANP分泌机制及其功能和临床诊治相应心血管疾病提供必要的理论和实验依据。本项研究结果如下：1.与对照循环相比,急性缺氧明显促进心房ANP和ET-1分泌（P<0.001）的同时显著抑制心房搏动压（P<0.001）和搏出量（P<0.001）。2.与单纯缺氧相比,处理ET的两种受体阻断剂BQ123或BQ788（均0.3μmol/L）,明显减缓缺氧促进心房释放ANP的效应（均P<0.001）；BQ123+BQ788进一步减缓缺氧促进ANP分泌的效应（P<0.001）。3.与单纯缺氧比较,预处理P13K信号传导通路抑制剂LY294002（3.0μmol/L）可显著减缓缺氧诱导ANP（P<0.001）和ET-1（P<0.01）的分泌效应。4.处理LY294002+BQ123+BQ788与单纯缺氧相比,明显抑制缺氧促进心房释放ANP的程度（P<0.001）；与处理单纯BQ123（或BQ788）相比,显著减缓缺氧促进心房ANP分泌的效应（均P<0.001）；与处理LY294002或BQl23+BQ788相比,其减缓程度更加明显（均P<0.001）。5.HIF-la阻断剂Rotenone（50.0μmol/L）可完全阻断缺氧促进心房ANP分泌的效应（P<0.001）。本研究结果提示：1.急性缺氧时HIF-1α直接参与调控心房ANP的分泌,其中PI3K起着重要的调节作用；2.急性缺氧时,内源性ET-1部分地参与调节缺氧诱导ANP分泌的过程。

论文目录

• 常用名词中英文对照和缩略语
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 第二章 实验材料
• 2.1 主要实验仪器
• 2.2 主要试剂及溶液的配制
• 第三章 实验方法
• 3.1 实验动物
• 3.2 搏动的离体心房灌流模型及缺氧模型的制备
• 3.3 实验过程
• 3.4 ANP放射免疫测定法
• 3.5 ET-1放射免疫测定法
• 3.6 统计学处理
• 第四章 实验结果
• 4.1 缺氧对心房ANP和ET-1分泌的影响
• 4.2 ET-1对缺氧诱导ANP分泌的影响
• 4.3 HIF-1α与缺氧诱导ANP分泌的相互关系
• 附图
• 第五章 讨论
• 第六章 结论
• 参考文献
• 文献综述
• 参考文献
• 致谢