主动脉夹层的代谢组学研究及半胱氨酸对夹层发生的影响

发布时间：2017-08-03 21:19

  本文关键词：主动脉夹层的代谢组学研究及半胱氨酸对夹层发生的影响

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【摘要】：研究目的主动脉夹层(aortic dissection,AD)是一类发病凶险、致死率高的心血管疾病,其发病机制迄今尚未完全明确,为了更好地做到早期预防和治疗,迫切需要对疾病有更深入的研究和认识。代谢组学是运用高通量检测分析技术,筛选机体组织或器官在疾病基因和环境因素(饮食、生活习惯、肠道菌群代谢等)作用下的总体代谢改变,它包含了许多无法单纯从基因水平获取或解释的疾病信息,这些变化了的代谢物可能与疾病的发生机制、危险因素、标志物或治疗效果等相关,已被应用于多种心血管疾病的研究。本课题拟通过应用代谢组学的方法,对主动脉夹层的代谢特点进行系统性研究,筛选代谢靶标并进一步探索和验证,从代谢的角度寻找与主动脉夹层相关的发病机制或标志物,进而有望更好地预防、诊断和治疗主动脉夹层。研究方法通过新收集主动脉夹层、主动脉瘤(aortic aneurysm,AA)和正常志愿者临床血清标本,并应用气相色谱-飞行时间质谱联用(Gas chromatography-time of flight-mass spectrometer,GC/TOF-MS)的方法对血清进行代谢物检测,原始数据处理和分析后获取主动脉夹层患者血清差异代谢谱并代谢特征,并筛选确定了半胱氨酸(L-cysteine,Cys)为代谢靶标并进一步验证其在主动脉夹层发生中的作用。首先,对夹层主动脉和正常主动脉组织中Cys主要代谢酶即胱硫醚-γ-裂解酶(cystathionine-γ-lyase,CSE)表达量进行蛋白电泳检测,以评估组织水平的Cys代谢情况;其次,应用皮下植入血管紧张素II(angiotensin II,AngII)微泵的小鼠主动脉夹层模型,通过饮食和泵入药物干预,分为设立阴性对照组、普通造模组和高Cys组,研究Cys对血管重构和夹层发生率的影响;最后,通过外源性添加Cys或炔丙基甘氨酸(DL-propargylglycine,PAG,CSE抑制剂)分别上调和下调Cys含量以模拟不同的半胱氨酸代谢状态,并验证其对人主动脉平滑肌细胞(human aortic smooth muscle cell,HASMC)增殖、凋亡以及细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量的影响,探索Cys影响主动脉夹层发生的分子机制。结果临床血清代谢组学检测分析结果显示主动脉夹层与主动脉瘤、正常者之间分别各有7种主要差异代谢物。其中,苏氨酸、蛋氨酸和Cys同时存在于主动脉夹层和其它组的差异中,另外谷氨酰胺、瓜氨酸及乳酸等也较正常组显著变化。这些代谢物包含于同型半胱氨酸代谢、抗氧化应激损伤、尿素循环及能量代谢等方面,其血清水平的差异提示夹层中代谢异常。对代谢靶标Cys的验证中,主动脉夹层患者的主动脉标本中CSE表达量较正常人显著减少(P0.001),提示组织水平Cys的代谢异常,且与血清学结果相一致。动物实验结果显示高Cys组小鼠主动脉夹层发生率较普通造模组显著降低(1/19 vs 7/19,P=0.042),且能明显减轻血管紧张素II引起的血管重构(P0.001),表明Cys在夹层发生中的保护性作用。HASMC的细胞实验中Cys能显著抑制细胞增殖,而PAG下调Cys则可促进增殖。此外,Cys能明显减少细胞内ROS产量并减少细胞在氧化应激损伤条件下的凋亡水平,这些效应同样可以被PAG逆转。结论我们首次应用代谢组学的方法研究主动脉夹层的代谢改变,并获得了夹层患者血清代谢物差异谱及其代谢特征,提示主动脉夹层患者可能存在同型半胱氨酸代谢障碍、抗氧化应激损伤能力减弱、尿素循环及能量代谢等方面异常,为后续从代谢的角度进一步研究主动脉夹层的发生机制等提供了新的靶标和方向。在对代谢靶标Cys的验证过程中,首先证实了夹层主动脉组织中Cys含量的一致性减少,再次提示主动脉夹层患者存在Cys代谢异常。动物实验和细胞实验结果表明了Cys代谢的可干预性,并且提示Cys为主动脉夹层发生的保护性因素,它可以抑制主动脉平滑肌细胞的增殖,减少氧化应激条件下的细胞内ROS产量及其凋亡,减轻了主动脉血管重构程度,维持了血管结构的稳定和完整,因而可以减少主动脉夹层的发生。Cys在主动脉夹层中的代谢紊乱提示我们有可能通过体外监测Cys含量作为夹层发生的危险预警和标志物,而其对夹层发生的保护作用及可干预性则有望成为预防夹层发生以及疾病治疗的新靶标。
【关键词】：主动脉夹层 代谢组学 半胱氨酸 人主动脉平滑肌细胞 氧化应激
【学位授予单位】：第二军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R543.1
【目录】：

• 中文摘要6-8
• 英文摘要8-10
• 缩略词表10-12
• 前言12-14
• 第一部分 主动脉夹层的代谢组学研究14-30
• 实验设计14
• 实验材料14-15
• 实验方法15-19
• 实验结果19-25
• 分析与讨论25-28
• 结论28-29
• 意义29
• 相关研究成果29-30
• 第二部分 半胱氨酸代谢在主动脉夹层发生中的作用研究30-54
• 实验设计30-31
• 实验材料31-34
• 实验方法34-43
• 实验结果43-50
• 分析与讨论50-52
• 结论52-53
• 意义53
• 相关研究成果53-54
• 综述54-58
• 参考文献58-63
• 在读期间发表论文和参加科研工作情况63-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 李吕木;乐国伟;施用晖;;蛋氨酸的瘤胃代谢与调控[J];安徽农业科学;2005年11期

2 于佳;倪唤春;罗心平;;脂质代谢相关基因多态性与动脉粥样硬化[J];国际心血管病杂志;2014年03期

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本文编号：616377