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实验方法

SHR在高血压形成机制及治疗方面的研究

2020年09月15日 浏览量: 评论(0) 来源:《心血管病实验动物学》 作者:霍勇 陈明 主编 责任编辑:yjcadmin

1.SHR在高血压形成机制的电生理研究  王福文等在研究SHR冠状动脉的电活动特点时发现,SHR的血管平滑肌细胞Em要比Wistar大鼠低22%左右,由于SHR的Em较低,其水平更接近于引起收缩的阈电位水平,因此SHR对KCl、ACh反应的敏感性比Wistar大鼠高,更易于使血管收缩,这就为高血压患者易患冠脉疾患的原因从功能方面提供了可靠的实验依据。长期血压升高可导致左室心肌产生重构,左心室肌细胞的电生理特性也可能发生改变。既往的电生理研究也揭示了心室肌细胞动作电位时程及不应期延长是肥厚心肌普遍的特征性改变,且与心肌肥厚程度呈比例。有人认为高血压血管功能的改变与膜电位恢复到较高的去极化水平有关,血管膜去极化可以导致血管张力和对血管激动剂反应性的增加。王福文等研究发现SHR高血压的产生与血管平滑肌细胞静息膜电位和电压依赖性钠泵活性的降低有关,并且血管平滑肌细胞静息膜电位的降低与细胞膜的渗透性对K+、Na+、Ca2+的增加有关,电压依赖性钠泵的活性降低与细胞内Ca+增加有关。但膜电位的改变究竟是高血压形成的原因还是结果目前还没有报道。如果膜去极化是高血压的原因,那么血压的相应增加是立即的,因为去极化能直接影响血管平滑肌的收缩过程,如果膜去极化是高血压的一种结果,那么血压改变优先于膜改变。这样,就需要一个更全面的研究,该研究可以直接反映从未形成高血压状态到形成高血压状态膜电位和血压的变化。

2.SHR高血压形成在肾素-血管紧张素系统的研究  高血压左心室肥厚是心血管病的独立危险因素,相关的因素有血压升高、交感神经过度紧张、肾素-血管紧张素系统(rennin angiotensin system, RAS)的活性过度增加等,其中RAS的活性增高是SHR高血压的形成与维持的一个重要原因。

(1)血管紧张素Ⅱ:研究报道,SHR血液循环中AngⅡ的含量、血管紧张素转换酶(angiotensin convert enzyme, ACE)的活性与正常对照大鼠无显著差异。而心肌组织内和中枢神经组织内AngⅡ的含量,血管壁ACE的活性则明显高于正常对照大鼠。王华军等通过实验发现。随着鼠龄增加,AngⅡ含量增加,左心室肥厚也有所增加,且两者之间有明显的相关性。这是由于AngⅡ受体在AngⅡ的作用下,增加细胞Ca2+的浓度,并可使DNA合成增加;此外,AngⅡ还可以通过增加突触前末梢释放交感递质间接发挥作用。同时组织细胞培养也证实AngⅡ能促进心肌蛋白合成和DNA含量增加,刺激大鼠主动脉平滑肌细胞肥大,心肌成纤维细胞增生。黄晓东等采用动物实验和细胞培养方法探讨SHR心肌纤维化与Ald和AngⅡ的关系。他们的实验发现SHR的心肌纤维化具有非血流依赖性特点:在基础状态下,SHR心肌成纤维细胞胶原合成率大于正常对照大鼠:AngⅡ和Ald能促进心肌成纤维细胞胶原合成且SHR心肌成纤维细胞反应性强于正常对照大鼠。体外培养的SHR心肌成纤维细胞可望成为研究高血压心肌纤维化的良好模型。

(2)血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂:研究发现,SHR血管损伤后血管平滑肌细胞增殖过程中 ATR1表达明显增加,给予SHR的ATR1拮抗剂一氯沙坦(losartan)能预防SHR肾小动脉中膜血管平滑肌细胞的肥大,可以通过改善肾小动脉的形态学重建而降低肾血管阻力,对高血压大鼠的动脉重建有预防作用。Vacher等用AngⅡ受体阻滞剂SR/BMS治疗4周龄的 SHR,发现可以阻止SHR的高血压发展、左心室肥厚的形成和减低心肌中胶原的含量,此作用在停药后可以长期维持。

(3)血管紧张素转换酶抑制剂:在众多抗高血压药物中,血管紧张素转换酶抑制剂(angiotensin convert enzyme inhibitor, ACEI)是目前唯一能在停药后持续产生抗高血压作用并逆转心血管肥厚的药物。大量研究表明,如果用ACEI治疗年幼的SHR,可以预防高血压的发展。这表明RAS对SHR血压的调节作用是在高血压的发展阶段,在这时治疗可以逆转高血压,如果给较大年龄SHR使用则效果不明显。在一定的时间范围内,ACEI对血压的长期影响和治疗时间的长短不成正比。治疗4周和治疗20周对血压的长期影响似乎没有多大差别,但仅治疗1周没有长期影响。可能ACEI治疗SHR的时间应超过一定的限值(大约在1~4周),只有这样,ACEI才能引起血压长期降低。AGEI可逆转SHR血管的结构改变,ACEI对血管结构的影响视血管的不同而不同。研究发现,用卡托普利治疗SHR,观察其对肠系膜动脉的变化,结果如下:①肠系膜上动脉:卡托普利治疗可预防血管壁肥厚,对平滑肌细胞层的数量影响很小。这可能是这些血管的改变主要是中层平滑肌细胞肥大。ACBI对血管的影响可能与抑制了AngⅡ的形式有关。②肠系膜大动脉:卡托普利降低血管壁中层厚度,更重要的是平滑肌细胞层的数量减少。肠系膜大动脉的中层肥厚主要由于平滑肌细胞数量增加。ACEI的作用可能与抑制了血管壁的交感神经作用有关。③肠系膜小动脉:ACEI治疗增加肠系膜小动脉的顺应性、降低血管硬度,降低血管壁/血管腔之比,而对平滑肌细胞层的数量没有影响。

3.SHR高血压的形成在内皮素方面的研究  已有研究发现,SHR在17周龄发生高血压和心肌肥厚时,与同龄正常对照大鼠比较,其心脏各腔壁和主动脉组织ET水平均无显著增高。项美香等研究发现,SHR左心室和主动脉组织局部ET水平仅在26周龄有显著增高,而在5周龄和14周龄时组织局部ET水平均无增高,这提示内皮素在SHR高血压和心肌肥厚的发生中不起重要作用,至少不是一个始动因子,这可能与内皮素在自发性高血压和继发性高血压中的作用不同有关。已知内皮素是通过与内皮素受体结合而发挥作用的,何昆仑等应用放射性受体-配基结合试验研究发现:SHR和WKY大鼠心肌组织细胞膜上均含有特异的、可饱和的I-ET-1受体,而且受体间无协同性,并且SHR心肌组织细胞膜上的I-ET-1最大结合位点比WKY明显降低。他仍认为SHR心肌组织内皮素受体的减少可能与高血压持续的时间有关。

4.SHR高血压的形成在丝裂素活化蛋白激酶方面的研究  MAPK被认为是多种细胞外信号引起细胞增生、肥大的细胞内信息传递的汇聚点和共同通路,该系统介导了由机械牵张和(或)AngⅡ诱导的心肌细胞及平滑肌细胞等的增殖及肥大反应,如果加入AngⅡ受体拮抗剂,能抑制MAPK及细胞的肥大和(或)增殖反应。MAPK信号通路的过度活化与心肌细胞肥大、平滑肌细胞增殖密切相关。细胞外信号调节激酶(extracellular signal regulate kinases, ERK)途径与细胞肥大、增殖反应最密切,在高血压时是高表达。丝裂素活化蛋白激酶磷酸酶(mitogen activated proteinkinases 1, MAPK1)是丝裂素活化蛋白激酶磷酸酶家族成员之一,能够使MAPK上的苏氨酸/酪氨酸脱磷酸化而使MAPK失活。若MAPK与 MAPK1比例失衡,MAKP的去磷酸化作用减弱可能是高血压时促进心血管重塑发生机制之一。柴三葆等研究结果显示,SHR血管中MAPK的表达较正常对照大鼠高90%,而SHR心脏及血管中MAPK1的表达较正常对照大鼠分别低53%及45%。SHR心脏和血管重塑的发生除与MAPK表达增强有关外,可能还与MAPK1的表达下降有关。

5.SHR高血压的形成在血管结构与功能方面的研究  SHR阻力血管的结构改变是高血压形成的重要因素。由于血管平滑肌细胞增生肥厚,血管平滑肌周围胶原化,血管管腔狭窄,弹性降低,外周阻力增加,心脏克服外周阻力增加而代偿使左心室肥厚增大,心脏收缩力加大,使血压升高。同时由于狭窄的血管对缩血管物质NE反应性增高,血管阻力增加,同时反射性收缩加强,使血压进一步升高,导致高血压形成。吴强等研究发现,SHR存在微血管痉挛、狭窄,甚至闭塞。随着血压的升高和血管内皮细胞损伤的加剧,微动脉变细、稀少等微血管结构异常现象进行性加重。由于微血管在机体的分布和数量居于各类血管的首位,故在高血压病理状态下的微血管病变除直接提高外周阻力外,其所引起的缺血、缺氧,对构成微血管内壁的血管内皮细胞的损伤效应必然巨大,而血管内皮细胞的损伤所致的血管内皮舒张因子和内皮素的失衡,又促进了微循环障碍的发展,加重靶器官功能损害,从而形成恶性循环。

三、SHR-sp(卒中易感型自发性高血压大鼠)

(一)遗传背景  卒中易感型自发性高血压大鼠(SHRsp,京都),1974年日本家森教授从SHR中用亲代死于或不死于脑出血和脑栓塞的仔鼠分别进行选择性交配而培育成功。1983年5月上海市高血压研究所从家森教授处引进SHRsp、SHRsr、WKY等品系。

(二)品系特征及用途

1.SHRsp-易脑出血和脑栓塞的自发性高血压大鼠(stroke-prone SHR)  该鼠出生后迅速发生严重高血压,90%以上出现脑出血和脑栓塞。

2.SHRsr-抗脑出血和脑栓塞的自发性高血压大鼠  该鼠为SHRSP的相应对照品系鼠。

3.ALR-易动脉脂肪沉积症大鼠(arteriolipidosis prone rats)  该鼠为自发性高血压同时伴有动脉脂肪沉积。

4.STR-自发性血栓形成大鼠(spontaneous thrombogenic rats)  该鼠为自发性高血压同时伴有自发性血栓形成。

5.MIR-心肌缺血性大鼠(myocardial ischemic rats)  该鼠为自发性高血压同时伴有心肌缺血。

四、SHR、SHR-sp的临床应用

1.高血压疾病的实验研究  SHR、SHR-sp的血压形态、发生机制及病理生理改变与人类相似,是人类研究高血压脑卒中发病机制和治疗方法十分理想的动物模型。

2.神经-内分泌实验研究  垂体-肾上腺系统发达,应激反应灵敏,如可复制应激性胃溃疡模型。常用大鼠切除内分泌腺方法,进行肾上腺、垂体、卵巢等内分泌实验。

3.营养、代谢性疾病研究  大鼠是营养学研究的重要动物,曾用它做了大量维生素A、 B、C和蛋白质缺乏等营养代谢研究,还常选用大鼠作氨基酸(苯丙氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、蛋氨酸、赖氨酸和精氨酸)和钙、磷代谢研究,还可进行动脉粥样硬化、淀粉样变性、酒精中毒、十二指肠溃疡,营养不良等研究。

4.药物学研究  大鼠血压和血管阻力对药物反应敏感,最适合于筛选新药和研究心血管药理。如常选用大量用直接血压描记法进行降压药的研究;灌流大鼠肢体血管或离体心脏进行心血管药理学实验;毒扁豆碱引起的大鼠升压反应实验模型,可用来研究影响肾上腺素能神经递质释放的药物。

5.行为表现的研究  目前,大鼠已广泛应用于高级神经活动的研究。它具有行为情绪的变化特征,行为表现多样,情绪敏感。

6.遗传学研究  大鼠的毛色变型很多,具有很多的毛色基因类,例如野生色(A)突变种[野生色等位基因(a)和白化等位基因(C)]、淡黄色(d)、粉红眼(p)、红眼(r)、银色(s)、沙色(sd)、黄色(e)、白灰色(wb)等,在遗传学研究中常可运用。


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