异丙肾上腺素致大鼠心肌肥厚及对相关因子的影响

作者：沈楠，王艳春，范红艳,安英，陈雪，刘 微，黄晓东，任 旷 作者单位：（吉林医药学院：1.机能实验室，2.药理学教研室，吉林 吉林 132013；3.延边大学药理学教研室，吉林 延吉 133000）     【摘要】  目的 探讨异丙肾上腺素(isoproterenol，Iso) 致大鼠心肌肥厚及对相关因子的影响。方法 Wistar大鼠30只，随机分成对照组和Iso组。Iso组背部皮下注射5 mg/（kg·d），连续7 d后，测量大鼠心脏重量指数（HW/BW）、左心室重量指数（LVW/ BW）及左心室游离壁厚度；分光光度法检测左心室心肌组织及血清羟脯氨酸含量并计算胶原含量；分光光度法检测左心室心肌组织中丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性。结果 与对照组比较，Iso组大鼠心重指数和左心室重量指数明显增大，左心室游离壁厚明显增厚，左心室心肌组织及血清中胶原含量增高，心肌组织中MDA含量增高、SOD活性下降。结论 Iso能促进大鼠心肌肥厚和相关因子的变化。

【关键词】  异丙肾上腺素；心肌肥厚

    Effects of isoproterenol on myocardial hypertrophy correlational factors in rats

    SHEN Nan1,WANG Yanchun2,FAN Hongyan3,AN Ying1,CHEN Xue1,LIU Wei2,HUANG Xiaodong2,REN Kuang2  (Jilin Medical College：1.Department of Functional Experimental Science，2.Department of Pharmacology，Jilin City,Jilin Province;3.Department of Pharmacology,Yanbian University，Yanji,Jilin Province,133000,China）

    Abstract:Objective  To explore the effects of isoproterenol (Iso)on myocardial hypertrophy and correlational factors in rats. Methods  30 wistar rats were randomly divided into control and Iso group.The Iso group was injected with Iso 5 mg/(kg·d,sc)for 7 days;The control group was injected with saline.On the 8th day,the rats were anesthesiaed by chloral hydrate,monitored in terms of myocardial indexes (heart weight/body weight,HW/BW and left ventricular weight/body weight,LVW/BW)and thickness of left free ventricular wall.The contents of hydroxyproline（Hyp）in myocardium of left ventricle and blood serum were detected,then the contents of related collagen were calculated.The contents of malondialdehyde（MDA)and the activity of superoxide dismutase(SOD)in left ventricle were assayed with spectrophotometry,respectively. Results  Compared with the control group,the myocardial indexes,the thickness of left free ventricular wall,the levels of collagen (in left ventricle and in blood serum),the level of malondialdehyde in left ventricle were signigicantly increased and the activity of superoxide dismutase in left ventricle was decreased. Conclusion  Iso could induce myocardial hypertrophy and change levels of correlational factors in rats.

    Key words:isoproterenol;myocardial hypertrophy

    心肌肥厚是心脏对慢性压力或容量超负荷产生的靶器官反应,见于高血压心脏病、肺动脉高压及慢性充血性心力衰竭等，主要表现为心肌细胞肥大、间质成分改变、胶原增生、重量异常增加、心肌重构。已证实循环和心肌局部的肾素血管紧张素系统(RAS) 共同参与心肌肥厚和纤维化应答［1］。异丙肾上腺素(isoproterenol，Iso) 为β受体激动剂，本实验通过给大鼠背部皮下注射Iso，观察Iso对心肌肥厚和相关细胞因子的影响，进一步探讨Iso导致心肌肥厚的机制。

    1  材料与方法

    1.1  药品与试剂

    牛磺酸（中国医药上海化学试剂公司，批号20061109），Iso（济南科汇药业有限公司，批号050602），羟脯氨酸、MDA 和SOD 测试盒（南京建成生物技术有限公司, 批号060706），其它常用试剂均为国产市售,GR或AR级产品。

    1.2  实验仪器

    722可见分光光度计（上海欣茂仪器有限公司），AG135分析天平（上海精密科学仪器有限公司），TD5A型台式低速离心机（湖南凯达科学仪器有限公司），电热恒温水浴锅（北京医疗设备厂）。

    1.3  测试指标

    实验动物分组与给药  Wistar 大鼠，体重180～220 g，雌雄各半，由吉林大学实验部提供，随机分为2组：对照组和Iso组。Iso组大鼠背部皮下注射Iso 5 mg/（kg·d），连续7 d，自由进食进水，对照组背部皮下注射相同体积的生理盐水。

    1.4  心脏重量参数测定

    末次给药后禁食不禁饮24 h，大鼠称体重（BW）后10%水合氯醛（0.3 ml/kg）麻醉，开胸取出心脏，去除大血管、心外膜脂肪组织，用NS 清洗，吸干后称全心重量（HW）和左心室重量（LVW），计算心重指数（全心重量/体重，HW/BW，mg/g）和左心室重量指数（左心室重量/体重，LVW/BW，mg/g），同时用游标卡尺测量左心室游离壁厚度。

    1.5  左心室心肌组织及血清胶原含量测定

    取150 mg左心室心肌组织用碱水解法测定心肌组织羟脯氨酸的含量，取血清0.5 ml，按照试剂盒说明在λ = 550 nm 波长处用分光光度法测定血清羟脯氨酸的含量，按照胶原中羟脯氨酸含量13.4%的比例，胶原含量以羟脯氨酸含量×7.46计算。

    1.6  左心室心肌组织MDA含量和SOD活性测定

    另取左心室心肌组织150 mg在冰浴下制成5%组织匀浆，4℃，4000 r/min，离心15 min，取上清液严格按试剂盒说明测定心肌组织MDA含量和SOD活性。SOD活性采用黄嘌呤氧化酶法测定，MDA含量采用硫代巴比妥比色法，检测组织蛋白含量采用考马斯亮蓝法测定。

    1.7  统计学处理

    所有数据用均数±标准差（±s）表示，t检验进行比较。

  2  结  果

    Iso对大鼠心脏重量参数的影响见表1，对大鼠心肌及血清胶原含量的影响见表2，对大鼠心肌SOD活性和MDA含量的影响见表3。由表1～3可见：与对照组比较，Iso组大鼠心重指数和左心室重指数显著性升高(P<0.01)，左心室游离壁厚与对照组比较具有统计学意义； 心肌组织及血清中胶原含量显著高于对照组（P<0.01）；心肌组织中SOD活性显著低于对照组，MDA含量显著高于对照组（P<0.01）。 表1  Iso对大鼠心脏重量参数的影响表2  Iso对大鼠心肌及血清胶原含量的影响表3   Iso对大鼠心肌SOD活性和MDA含量的影响

　　3  讨  论

    心肌肥厚是心肌对多种因素长期刺激的适应性反应，主要表现为心肌细胞肥大，间质成分改变，心脏顺应性和循环功能降低等［2］。心肌肥厚的发展引起心肌间质重构，从而导致心肌代谢及功能异常，使其僵硬度增高、舒缩功能障碍，最终引发心力衰竭。心肌重构作为高血压、充血性心力衰竭最常见的并发症之一, 是以心肌细胞增生及间质胶原网络数量、质量发生改变为特征的变化。尤其心肌间质纤维化使心肌硬度增加, 顺应性下降, 导致心脏舒张功能障碍, 是心力衰竭、心律失常发生发展的重要环节。因此,心肌细胞肥大、胶原增生、重量异常增加及心肌重构是影响心血管病预后的独立危险因素［3］，早期有效地抑制心肌间质纤维化、预防心肌重构有极其重要的临床意义。

    高血压左心室肥厚(LVH) 的病理学改变表现为心肌细胞的肥大和间质的纤维化,心肌间质的纤维化主要包括心肌成纤维细胞(CFb) 的增生和细胞外基质(ECM) 的增生与沉积［4］。胶原是ECM 中含量最多的成份，心肌肥厚主要表现为胶原含量的显著升高。正常状态下Hyp在胶原蛋白中占13.4%，测定心肌Hyp的含量，可反映心肌胶原蛋白的含量，从而判断心肌间质细胞增殖和纤维组织增生的程度。而Hyp是胶原肽链合成后在脯氨酸羟化酶的作用下将肽链上的脯氨酸羟化而形成的［5］ ，同时胶原形成后又在胶原酶的作用下分解Hyp被释放，导致血清中Hyp含量增加。因此血清中Hyp含量的检测是衡量机体胶原组织代谢的重要指标，它能间接反映胶原代谢状况［6］。心肌是以有氧氧化为主的组织，富含线粒体，线粒体是机体内源性自由基产生的主要部位，它在利用氧合成能量的同时，也可产生自由基。因此，线粒体对氧自由基毒性作用十分敏感，心肌缺血或梗死时，氧自由基可作用于线粒体膜，引起膜磷脂降解，流动性降低，导致线粒体结构和功能损伤。SOD是体内重要的抗氧化酶，催化O-2歧化为H2和O2，对机体的氧化与抗氧化平衡起着重要作用。它的活性下降使自由基产生过量，引起不饱和脂肪酸氧化生成过氧化物， SOD活性间接反映机体清除氧自由基的能力，SOD是氧自由基的特异性降解酶，SOD活性及含量的变化直接反映氧自由基的消长情况。MDA是脂质过氧化产物，其含量的变化可直接反映过氧化的速度，在一定程度上也能间接反映氧自由基的生成情况。

    Iso为拟肾上腺素药，可通过直接或间接激动肾上腺素受体产生与交感神经兴奋相似的效应，Iso为β受体激动剂，其对心肌的正性变力和变时作用可使心肌收缩力增强，心率加快，导致心肌细胞肥大，胶原纤维增生，心肌肥厚的发生。小剂量Iso长期注射，可引起心肌细胞坏死、广泛纤维化，残留心肌细胞代偿性肥大。大量氧自由基生成及脂质过氧化反应也是促进心肌纤维化发展的重要参与因素。本实验大鼠背部皮下注射Iso 5 mg/（kg·d），连续7天后，表现为心重指数、左心室重量指数显著性升高（P<0.01）；左心室游离壁厚度明显增加、心肌组织及血清胶原含量明显增加，与对照组比较，均具有统计学意义；Iso组大鼠心肌组织中SOD活性显著性低于对照组（P<0.01），MDA含量显著高于对照组（P<0.01）。表明Iso通过增加大量氧自由基生成及促进脂质过氧化反应，而引起心肌细胞肥大，胶原纤维增生，心脏舒张功能下降，顺应性下降，最终导致心肌肥厚。已有文献报道［79］，连续用β受体激动剂Iso刺激大鼠可引起大鼠心肌肥厚的发生，本实验结果与之相符。由于皮下注射Iso致大鼠心肌肥厚病变与慢性心衰时交感肾上腺素系统激活的病理状态相似，而且方法简便、经济，造模所需时间短，因而完全可用该模型作为有关药物的筛选及机理研究。

【参考文献】  ［1］ Campbell S E，Janicki J S，Weber K T.Temporal differences in Fibroblast proliferation and phenotype expression in response to chronic administration of angiotensin Ⅱ and aldosterone［J］.J Mol Cell Cardiol，1995，27 (8)：15451560.

［2］ 王培勇，刘健，许蜀闽，等．异丙肾上腺素致大鼠心肌肥厚时心肌细胞核Ca2+转运［J］．中国药理学与毒理学杂志，2002，16（1）：2530．

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［4］ Weber K T,Brilla C G.Pathological hypertrophy and cardiac interstitium.Fibrosis and reninangiotensinaldosterone system［J］.Circulation，1991，83(6):18491865.

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［8］ Boluyt M O，Long X,Eschenhagen T，et al.Isoproterenol infusion induces alterations in expression of hypertrophyassociated genes in rat heart［J］.Am J Physiol，1995，269(2 Pt 2):H638647.

［9］ Borges J C，Silva J A Jr，Gomes M A，et al.Tonin in rat heart with experimental hypertrophy［J］.Am J Physiol Heart Circ Physiol，2003，284（6）：H22632268.