燒傷和肌營養(yǎng)不良時心功能障礙的機制研究.pdf

1、研究背景和目的:
　　多器官功能障礙綜合征(MODS)是燒傷后三大死亡原因之一。由于心臟在維持全身臟器的正常功能中極其重要,其損害不僅可引起心功能障礙,還可直接引發(fā)或加重全身其它組織器官的缺血缺氧性損害。臨床上,大面積深度燒傷后,心功能障礙出現(xiàn)早,可誘發(fā)或加重休克,成為燒傷后多器官功能障礙的重要因素之一。基礎(chǔ)研究中,針對燒傷后心功能障礙的研究發(fā)現(xiàn)的潛在機制包括:
　　1.燒傷作為強烈的應(yīng)激因素,導致機體交感-腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)處

2、于持續(xù)激活狀態(tài),血液中高濃度兒茶酚胺持續(xù)激活心肌細胞上的β腎上腺素能受體,心肌細胞死亡。
　　2.大量體液滲出,全身血容量不足,心肌局部缺血缺氧,心肌細胞凋亡。
　　3.皮膚和腸道屏障受損,大面積侵入性感染,機體產(chǎn)生多種促炎因子經(jīng)循環(huán)到達心臟,使心肌細胞功能受到抑制。
　　促炎因子前列腺素E2(PGE2)是一種重要的細胞生長和功能調(diào)節(jié)因子,在各器官包括心臟有廣泛的分布,是花生四烯酸環(huán)氧合酶代謝產(chǎn)物,為二十碳不飽和脂肪酸

3、。PGE2作為前列腺素(PG)的一種,其主要作用為擴張血管,增加器官血流量,降低血管外周阻力,降低血壓,使支氣管平滑肌舒張,降低通氣阻力。有意思的是PGE2同時具有啟動、促進炎癥和免疫抑制和抗炎作用。在心肌細胞膜上,PGE2的EP2和EP4都有表達,這些受體被PGE2激活時使心肌細胞cAMP濃度升高。
　　作為機體的應(yīng)激反應(yīng)的一部分,當機體受到各種有害刺激,如缺氧、燒傷和創(chuàng)傷等,交感-腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)興奮,血中的兒茶酚胺含量也相應(yīng)增

4、加。在人和動物的心臟中,兒茶酚胺激活β-腎上腺能受體,通過G蛋白-AC-cAMP途徑激活蛋白激酶A(PKA),PKA可使心肌細胞的許多功能蛋白磷酸化,并改變他們的功能活動以適應(yīng)環(huán)境的急變。
　　PGE2和β腎上腺素作為G蛋白偶聯(lián)受體信號的兩個重要成員,各自的信號通路研究已很深入。但在應(yīng)激條件下,PGE2是否參與和如何調(diào)節(jié)心臟功能,現(xiàn)在尚無研究。本課題的研究目的是明確嚴重燒傷和杜氏肌營養(yǎng)不良時心功能障礙發(fā)生的過程和分子細胞機理,試圖

5、探索PGE2是如何調(diào)控心臟和心肌細胞功能和對交感/腎上腺素能受體刺激的反應(yīng),揭示其在炎癥引起的心臟功能障礙中的可能作用,并探討PGE2能否成為治療燒傷后心功能障礙的靶標,為燒傷后心功能障礙提供新的理論基礎(chǔ)。
　　方法:
　　第一部分:阻斷腸淋巴循環(huán)對燒傷后心功能障礙的保護作用
　　本部分實驗通過建立大鼠燙傷模型,應(yīng)用腸系膜淋巴管結(jié)扎手術(shù)阻斷大鼠體內(nèi)腸淋巴循環(huán)入血后,3小時后檢測大鼠左心室血流動力學相關(guān)指標以確定重度燒傷

6、后心臟功能的早期變化。具體地說,我們將大鼠體表總面積的30％深度燙傷,然后分成三組:(1)對照大鼠(沒有燙傷);(2)30%燙傷大鼠;(3)30%燙傷+腸系膜淋巴管結(jié)扎組。3小時后,測定左心室血液動力學指標包括左心室最大上升速率(+dp/dt)、左心室收縮壓峰值(LVSP)、左心室發(fā)展壓(LVDP)、心室出現(xiàn)最大壓力速率所需的時間(time to+dp/dt max)。
　　第二部分:慢性炎癥減弱mdx小鼠心臟的β腎上腺素能反應(yīng)<

7、br>　　本部分采用mdx小鼠(肌營養(yǎng)不良癥模型)模仿燒傷后長期全身炎癥對心臟功能的影響。
　　1.采用超聲心動圖連續(xù)監(jiān)測2-12月齡mdx和對照小鼠基礎(chǔ)心功能并用Masson's三染色確定心臟組織纖維化。
　　2.采用血流動力學檢查連續(xù)監(jiān)測2-12月齡mdx和對照小鼠基礎(chǔ)和異丙腎上腺素刺激時的心功能。
　　3.采用灌流心臟、新鮮分離的心肌細胞和Western免疫印跡法從器官、細胞、分子水平解釋年輕mdx小鼠(4月齡)

8、心臟和心肌細胞對β腎上腺素反應(yīng)減弱的機制。
　　4.用PGE2受體阻斷劑預(yù)處理4月齡 mdx小鼠,用血流動力學記錄方法研究心臟對異丙腎上腺素的反應(yīng)。
　　第三部分:PGE2抑制由β腎上腺素能受體激活引起的心臟收縮
　　本部分探討炎癥因子PGE2是如何調(diào)控心臟和心肌細胞功能。
　　1.采用Langendorff離體灌流心臟研究不同濃度PGE2對心臟收縮功能的作用;
　　2.采用Langendorff離體灌流心

9、臟研究經(jīng)過或沒經(jīng)過PGE2預(yù)處理心臟對異丙腎上腺素的反應(yīng)。
　　3.測量經(jīng)過或沒經(jīng)過10mM rolipram預(yù)處理的心肌細胞對0.1mM PGE2的反應(yīng);
　　4.測量經(jīng)過或沒經(jīng)過0.1mM PGE2預(yù)處理的心肌細胞對異丙腎上腺素的反應(yīng);
　　5.用Western免疫印跡法測量PDE4的磷酸化水平。
　　結(jié)果:
　　第一部分:阻斷腸淋巴循環(huán)對燒傷后心功能障礙的保護作用
　　1.大面積燒傷引起的急性炎

10、癥反應(yīng)因子通過淋巴回流抑制心臟功能,心功能障礙出現(xiàn)時間早,3小時即可檢測到心室內(nèi)壓最大上升速率明顯降低。
　　2.阻斷腸道淋巴回流后可以部分恢復燒傷后受抑制的心臟功能。
　　第二部分:慢性炎癥減弱mdx小鼠心臟的β腎上腺素能反應(yīng)
　　Mdx小鼠從2月齡開始心肌細胞出現(xiàn)死亡和纖維化,但基礎(chǔ)心功能改變在8月齡后才能被發(fā)現(xiàn);
　　1.4月齡mdx小鼠在體和離體心臟對異丙腎上腺素反應(yīng)都減弱;
　　2.4月齡及4月齡

11、以上mdx小鼠心肌細胞基礎(chǔ)收縮功能增強,肌漿網(wǎng)鈣含量增高,鈣電流增大,但對異丙腎上腺素反應(yīng)減弱;
　　3.4月齡mdx小鼠心肌細胞RyR2蛋白表達水平和Cav1.2a1c、受磷蛋白、RyR2磷酸化水平增加,但是Cav1.2a1c、 Cav1.2b1、 Cav1.2b2、SERCA、Na+/Ca2+交換的表達沒有變化;異丙腎上腺素可使這些分子的磷酸化水平增加到與對照小鼠一致。
　　4.4月齡mdx小鼠心肌基礎(chǔ)PKA活性增加,但

12、β1腎上腺素受體減少。
　　第三部分:PGE2抑制由β腎上腺素能受體激活引起的心臟收縮
　　1.0.1mM的PGE2灌流對心臟幾乎沒有刺激作用,只有更高濃度的PGE2才能刺激心臟。
　　2. PGE2預(yù)處理抑制心臟對異丙腎上腺素的反應(yīng)。
　　3.用0.1μM的PGE2處理心肌細胞后,心肌細胞收縮幅度和胞質(zhì)內(nèi)鈣瞬變與未處理細胞無差異,但同時給予心肌細胞0.1μM的PGE2和10μM的rolipram(PDE4選擇性

13、抑制劑)藥物后,心肌細胞收縮幅度和胞質(zhì)內(nèi)鈣瞬變顯著增高。
　　4.0.1μM的PGE2預(yù)處理心肌細胞后可抑制心肌細胞的β腎上腺素反應(yīng)。未經(jīng)任何處理的心肌細胞受異丙腎上腺素刺激后表現(xiàn)出正常的β腎上腺素反應(yīng);但用0.1μM的PGE2預(yù)處理的心肌細胞,當受異丙腎上腺素刺激后,β腎上腺素反應(yīng)受到明顯抑制;但同樣用0.1μM的PGE2預(yù)處理的心肌細胞,同時給予心肌細胞0.1μM的異丙腎上腺素和10μM的rolipram(PDE4選擇性抑制劑

14、)藥物后,心肌細胞被抑制的β腎上腺素反應(yīng)恢復正常水平。
　　5. PGE2預(yù)處理心臟PDE4磷酸化水平活性增高,即PDE4的活性升高。
　　結(jié)論:
　　本課題研究了燒傷和肌營養(yǎng)不良癥中心功能障礙的表現(xiàn)和分子細胞作用機制,探索了炎癥因子PGE2在其中可能起的作用。根據(jù)以上結(jié)果,得出以下結(jié)論:
　　1.重度燒傷早期可以通過腸淋巴循環(huán)帶來的因子抑制心臟功能而肌營養(yǎng)不良癥引起的慢性炎癥也抑制心臟對交感神經(jīng)反應(yīng)。