模拟失重大鼠肾内动脉功能与结构变化及其机制

发布时间：2017-04-10 11:08

  本文关键词：模拟失重大鼠肾内动脉功能与结构变化及其机制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：航天飞行中的微重力环境可以使人体心血管系统发生一系列适应性变化,包括循环血量减少、血液重新分布,心脏结构萎缩和功能降低,动脉系统结构与功能的区域特异性重建等,这些适应性改变可在人体重新返回地面或进入其他重力环境时,可对机体造成一系列的影响,主要表现为航天后心血管功能失调。真实失重及地面模拟失重证据表明,失重或模拟失重环境下机体的动脉系统结构与功能发生区域特异性重建,表现为在机体的上半身或前半身,动脉收缩反应性增强,管壁结构呈肥厚性改变,在机体的下半身或后半身,动脉收缩反应性降低,管壁结构呈萎缩性改变。同时失重及地面模拟失重环境可以使机体的循环血量降低,研究发现,短期航天飞行即可使机体循环血量降低10-17%。肾脏作为水盐代谢的重要器官,在机体循环血量的维持以及血压的长期调节中起到了关键作用。当机体循环血量降低时,肾脏可通过一系列代偿反应诱导肾血管尤其是肾小球前的肾内动脉收缩增强,从而减少血容量的继续丢失。另外肾内动脉作为阻力血管在外周阻力的维持上也起到了一定作用。因此,肾内动脉的功能与结构变化可能参与了航天飞行后心血管功能失调。然而,有关模拟失重条件下机体肾内动脉功能和结构变化的研究至今未见报道,因此,阐明其具体变化情况及机制对探究航天飞行后心血管功能失调机理具有重要意义。血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VMSCs)的收缩强度主要由平滑肌细胞内游离Ca~(2+)浓度[Ca~(2+)]i和血管平滑肌本身对Ca~(2+)的敏感性决定,前者介导的收缩途径通常称为平滑肌细胞收缩的Ca~(2+)依赖性途径,后者介导的收缩途径称为Ca~(2+)非依赖性途径,即钙敏性途径,主要由Rho相关蛋白激酶(Rho-associated protein kinase,ROCK)介导。血管生物学研究发现,上述两种收缩途径异常参与了高血压、肺动脉高压等病理性动脉结构与功能重建,并且在失重或模拟失重所致动脉收缩功能异常中也发挥了重要作用。因此我们推测Ca~(2+)依赖性与非依赖性收缩途径可能均参与了模拟失重所致肾内动脉收缩功能的改变。NO被认为是机体最主要的舒血管物质,生理状态下,NO主要由内皮型一氧化氮合酶(e NOS)在血管内皮催化左旋精氨酸生成,然后作用于血管平滑肌细胞发挥作用。本实验室前期研究工作发现,模拟失重后大鼠动脉系统内皮依赖的舒张功能会不同程度的降低,NO产量的降低或在体内灭活的加快可能是模拟失重所致大鼠腹主动脉、颈总动脉等舒张功能降低的主要原因。我们推测,模拟失重后肾内动脉内皮依赖性舒张功能可能也会发生改变,而作为最主要的内皮依赖性舒张因子,NO亦可能参与了上述改变。本研究采用4周尾部悬吊模拟失重大鼠模型,以肾脏内部第2级分叉的肾内动脉为研究对象,通过微血管张力测量技术、钙成像、免疫蛋白印迹、酶联免疫吸附试验以及免疫组织化学染色等方法,探究了4周模拟失重大鼠肾内动脉功能及管壁结构变化,并对其可能的机制进行了初步探讨。本研究主要实验结果如下:1、模拟失重致大鼠肾内动脉收缩功能增强,内皮依赖舒张功能降低,管壁结构未发生明显改变与对照组(CON)比较,模拟失重组(HU)大鼠肾内动脉苯肾上腺素(phnylephrine,PE)及氯化钾(KCl)诱导的收缩反应均明显增强;乙酰胆碱(acetylcholine,ACh)诱导的舒张反应明显降低;硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)诱导的舒张反应无明显变化;组织学测量显示,两组大鼠肾内动脉管腔内径(D)、管壁中膜厚度(T)、以及中膜横截面积(CSA)均无明显差异。2、IP_3R介导的肌浆网Ca~(2+)释放的增加可能参与模拟失重大鼠肾内动脉收缩功能增强急性分离两组大鼠肾内动脉VSMCs,负载fluo-3/AM Ca~(2+)荧光探针后,在激光共聚焦显微镜下检测多种Ca~(2+)通道激动剂与抑制剂组合作用后VSMCs胞内Ca~(2+)荧光强度的改变。当细胞所处液体环境为PSS液时,与CON大鼠比较,HU大鼠PE诱导的VSMCs Ca~(2+)荧光强度的增加显著增强;当细胞液体环境为无钙PSS液时,抑制胞内雷诺定受体后,与CON大鼠比较,HU大鼠ATP-Na2诱导的肾内动脉VSMCs Ca~(2+)荧光强度的增加显著增强;免疫蛋白印迹结果显示,HU大鼠肾内动脉IP_3R-1表达显著上调。3、ROCK介导的钙敏性通路活动增强可能参与模拟失重大鼠肾内动脉收缩功能增强ROCK特异性抑制剂Y-27632显著缩小两组大鼠肾内动脉PE及KCl诱导的收缩反应的组间差异;HU大鼠肾内动脉ROCK通路激动剂U-46619诱导的收缩反应较CON大鼠显著增强;与CON大鼠相比,免疫蛋白印迹及免疫组化结果显示,HU大鼠ROCK表达显著降低,ROCK活性检测结果显示,HU大鼠肾内动脉MYPT-1以及MLC磷酸化水平均显著增强。4、NO-e NOS系统可能参与了模拟失重大鼠肾内动脉舒张功能改变与CON组相比,HU大鼠肾内动脉内皮型一氧化氮合酶(e NOS)蛋白表达显著降低;硝酸盐和亚硝酸盐的含量,间接反映NO产量,亦显著降低。综上所述,本研究发现4周模拟失重大鼠肾内动脉收缩功能增强,舒张功能降低,管壁结构未发生明显改变;IP_3R介导的内钙释放增加与ROCK介导的钙敏性通路活动的增强可能共同参与了模拟失重大鼠肾内动脉收缩功能的增强;NO-e NOS系统可能参与了模拟失重大鼠肾内动脉舒张功能降低。我们推测上述改变是模拟失重后机体在循环血量降低的情况下作出的代偿反应。肾脏作为水盐代谢器官的特殊性,抵抗了模拟失重后肾内动脉跨壁压的改变对其功能与结构的影响。同时,作为阻力血管,肾内动脉收缩功能增强可能在代偿模拟失重后总外周阻力降低中也发挥一定的作用。
【关键词】：模拟失重 肾内动脉 大鼠 收缩功能 舒张功能 钙离子 IP_3受体 Rho激酶 NO
【学位授予单位】：第四军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R852.22
【目录】：

• 缩略语表4-6
• 中文摘要6-9
• 英文摘要9-13
• 前言13-15
• 文献回顾15-26
• 第一部分 4周模拟失重大鼠肾内动脉功能与结构的变化26-36
• 引言26
• 1 材料26-27
• 2 方法27-30
• 3 结果30-32
• 4 讨论32-36
• 第二部分 4周模拟失重大鼠肾内动脉功能变化可能的机制36-60
• 引言36-37
• 1 材料37-38
• 2 方法38-45
• 3 结果45-55
• 4 讨论55-60
• 小结60-62
• 参考文献62-72
• 个人简历和研究成果72-74
• 致谢74

【参考文献】

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1 汪德生,袁敏,李志利,袁明,刘朝霞,曹毅,仝飞舟;尾部悬吊大鼠肺动脉和胸主动脉血管反应性及一氧化氮合酶抑制剂的影响[J];航天医学与医学工程;2005年01期

  本文关键词：模拟失重大鼠肾内动脉功能与结构变化及其机制，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：296571