壓力超負(fù)荷對大鼠心肌高能磷酸鹽代謝的影響

1、壓力超負(fù)荷對大鼠心肌高能磷酸鹽代謝的影響【摘要】目的探討壓力超負(fù)荷大鼠肥厚心肌高能磷酸鹽含量及分布變化的特點(diǎn)。方法成年雄性SD大鼠行腹主動脈縮窄術(shù)，術(shù)后5周及15周觀察大鼠血流動力學(xué)參數(shù)、心室重構(gòu)指標(biāo)，密度梯度法提取大鼠心肌線粒體，高效液相色譜法測量心肌組織及心肌線粒體高能磷酸鹽含量。結(jié)果大鼠腹主動脈縮窄術(shù)后5周出現(xiàn)左心室肥厚，術(shù)后15周加重并有心功能減退；CAA5周組與CAA15周組心肌組織ATP、ADP、AMP及總腺苷酸池含量均降低，且CAA15周組心肌PCr降低，其總腺苷酸池及ATP含量低于CAA5周組；CAA15周組線粒體內(nèi)ATP、ADP、AMP及總腺苷酸池含量降低。結(jié)論壓力超負(fù)荷可影

2、響心肌高能磷酸鹽的含量和分布，肥厚心肌組織能量消耗增多且能量產(chǎn)生及儲備均不足，可能是心肌發(fā)生肥厚及心功能異常的機(jī)制之一()。【關(guān)鍵詞】心室肥厚線粒體高能磷酸鹽大鼠Abstract:ObjectiveToexploretheeffectsofpressureoverloadonhighenergyphosphatescontentanditsdistributionofleftventricularhypertrophyinrats.MethodsMaleSDratswererandomizedinto4groups：coarctationofabdominalaorta5weekgroup(C

3、AA5group)，15weekgroup(CAA15group)andshamoperationgroup(SH5,SH15group).Thehemodynamicsandventriclarremodelingparametersweremeasured.Ventricleofheartwereremovedandmitochondriawereisolatedbycentrifugation.Thesizeofadenineacidpool(ATP,ADP,AMP)andcreatinephosphoricacid(PCr)inmyocardiumandmitochondriawere

4、measuredbyhighperformanceliquidchromatography(HPLC).ResultsLeftventricularhypertrophywasobservedinoperativegroup.Comparedtoshamoperationgroup,ATPandcontentofadenineacidpooldecreasedsignificantlyinmyocardiumbothinCAA5groupandCAA15groupaswellasPCrdecreasedsignificantlyinmyocardiuminCAA15group.ATPandco

5、ntentofadenineacidpoolinmitochondriadecreasedsignificantlyinCAA15group.ConclusionMyocardialhighenergyphosphatescontentanditsdistributionderangedduringpressureoverloadinrat.Thesefindingssuggestedthatimbalanceofenergygenerationandutilizationmightplayacriticalroleinhypertrophyanddisfunctionofheart.Hide

6、 ones talents in a napkin. Keywords:ventricularhypertrophy;mitochondria;highenergyphosphates;ratWine and judgement mature with age. 心肌肥厚是心力衰竭發(fā)展、猝死、心肌梗死等心血管事件發(fā)生的重要危險(xiǎn)因素。心臟是高耗能的器官，代謝率高，高能磷酸鹽是心肌細(xì)胞生命活動可以直接利用的能源，心肌的收縮有賴于ATP和肌酸磷酸(PCr)水解所產(chǎn)生的能量。已有研究證明梗死后重構(gòu)心肌能量產(chǎn)生不當(dāng)可能是心力衰竭發(fā)生及發(fā)展的重要因素1。但對于壓力超負(fù)荷后肥厚心肌高能磷酸鹽含量和分布的改變

7、卻少有報(bào)道，因此研究心肌能量代謝狀態(tài)的變化，有助于揭示壓力超負(fù)荷時(shí)心功能障礙的機(jī)制，對改善肥厚心肌的心功能，預(yù)防心力衰竭等心血管惡性事件的發(fā)生具有重要意義。1材料與方法Good counsel never comes too late. 1.1試劑與儀器Epaverlab電生理記錄儀(Powerlab/85P，澳大利亞生產(chǎn))；牛血清白蛋白(上海生工生物工程公司生產(chǎn))；epeddof低溫離心機(jī)(epeddof，德國生產(chǎn))；高壓液相色譜議(Waters，美國生產(chǎn))。1.2動物分組及動物模型建立雄性成年健康SD系大鼠28只，1114周齡，由大坪醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動物中心提供，分為5組，每組7只。腹主動脈縮窄組

8、(coarctationofabdominalaortagroup，CAAgroup)：采用腹腔注射3戊巴比妥鈉麻醉后，打開腹腔、暴露左腎，距左腎動脈開口上方5mm處剝離腹主動脈，旁置一6號針(直徑0.6mm)，一號絲線結(jié)扎后抽出針，使腹主動脈縮窄達(dá)65%70%，術(shù)后常規(guī)抗感染3d，觀察5周(CAA5周)、15周(CAA15周)(醫(yī)藥學(xué)/臨床醫(yī)學(xué)論文 )。假手術(shù)組(shamoperationgroup，SH)：在腹主動脈相同部位穿線但不結(jié)扎血管，余同腹主動脈縮窄組，術(shù)后分別觀察5周(SH5周)、15周(SH15周)。對照組：正常對照。所有動物自由飲食水。 1.3指標(biāo)測定及方法A useful

9、trade is a mine of gold. I know no such thing as genius, it is nothing but labour and diligence. A clear conscience is a sure card. 1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法Take a pain for a pleasure all wise men can. 數(shù)據(jù)均以s表示；統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS10.0統(tǒng)計(jì)軟件的單因素方差分析，各組均值的多重比較采用FLSD法，以P0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。2結(jié)果2.1壓力超負(fù)荷大鼠心臟功能及心肌肥厚指數(shù)的改變SH組大鼠各指標(biāo)與對照l組比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)

10、意義。與同期SH相比，CAA15周及CAA5周組大鼠LVW/BW增加、MAP及LVEDP均增高(P0.01)，其中CAA15周LVW/BW高于CAA5周組(P0.01)；CAA15周組dp/dtmax降低，(P0.01)，且CAA15周-dp/dt低于CAA5周組(P0.05)。見表1。2.2壓力超負(fù)荷大鼠心室肌組織高能磷酸鹽含量變化A clear conscience is a sure card. SH組大鼠心室肌組織高能磷酸鹽含量與對照組比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與同期SH組相比，CAA5周組與CAA15周組心肌組織內(nèi)ATP、ADP、AMP及總腺苷酸池含量均降低(P0.01)；CAA15周組PC

11、r較SH15周組降低(P0.01)，同時(shí)其總腺苷酸池及ATP含量也低于CAA5周組(P0.05，P0.01)。見表2。表1大鼠心功能和心室重塑指標(biāo)的改變(略)表2壓力超負(fù)荷大鼠心室肌組織高能磷酸鹽含量變化(略)2.3壓力超負(fù)荷大鼠心肌線粒體高能磷酸鹽含量變化 SH組大鼠心肌線粒體高能磷酸鹽含量與對照組比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與同期SH組相比，CAA5周組大鼠心肌線粒體高能磷酸鹽含量無明顯改變(P0.05)，CAA15周組線粒體ATP、ADP、AMP及總腺苷酸池含量均減低(P0.01)，且低于CAA5周組(P0.01，P0.05)。見表3。表3壓力超負(fù)荷大鼠心肌線粒體高能磷酸鹽含量變化(略)3討論 能

12、量代謝是心肌細(xì)胞各種生理功能的重要基礎(chǔ)。心肌細(xì)胞內(nèi)的能源物質(zhì)包括腺苷酸、PCr以及其它高能磷酸化合物。ATP是細(xì)胞內(nèi)主要的高能磷酸載體，有3個(gè)磷酸基，通常磷酸基被分裂和轉(zhuǎn)移后生成ADP、AMP，ATP是可供應(yīng)細(xì)胞利用的直接能源，直接用于心肌纖維收縮。PCr是心肌內(nèi)可被迅速動用的能量儲備，由ATP及肌酸在線粒體肌酸激酶(mito-CK)的正向催化下生成。以往的研究發(fā)現(xiàn)，在代償性心肌肥大及心衰時(shí)能量代謝受到影響，其心肌PCr含量降低，伴或不伴有ATP含量的降低5-7。Bunsw等也發(fā)現(xiàn)：在靜息狀態(tài)下肥厚心肌ATP含量、PCr及總肌酸含量下降8。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：腹主動脈縮窄致壓力超負(fù)荷后5周出現(xiàn)左室

13、心肌肥厚，MAP、LVEDP增高，左室壓最大上升和下降速率降低，術(shù)后15周上述指標(biāo)進(jìn)一步加重。同時(shí)，手術(shù)后5周及15周心肌組織內(nèi)ATP、ADP、AMP及總腺苷酸池含量均降低，且15周組總腺苷酸池及ATP含量較術(shù)后5周組進(jìn)一步降低；術(shù)后15周時(shí)出現(xiàn)PCr含量降低。結(jié)果提示心肌高能磷酸化合物的降低是壓力超負(fù)荷時(shí)心肌肥厚及心功能障礙的直接原因。線粒體是能量產(chǎn)生的重要場所。合成的ATP通過線粒體內(nèi)膜上的腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)體從線粒體輸出參與細(xì)胞的各種活動，同時(shí)胞質(zhì)中的ADP交換進(jìn)入線粒體，或通過線粒體內(nèi)膜外側(cè)的mito-CK轉(zhuǎn)化為PCr后逸出線粒體。線粒體內(nèi)的ATP還供線粒體自身內(nèi)部需要，包括蛋白質(zhì)等生物大分子

14、的合成、物質(zhì)進(jìn)出線粒體的轉(zhuǎn)運(yùn)耗能和內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)等。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：與同期假手術(shù)組相比，腹主動脈縮窄術(shù)后5周大鼠心肌線粒體高能磷酸鹽含量無顯著改變，術(shù)后15周時(shí)出現(xiàn)ATP、ADP、AMP及總腺苷酸池含量降低，且低于術(shù)后5周組。結(jié)果提示，在壓力超負(fù)荷后心肌肥厚早期，線粒體內(nèi)能量的生成和儲備未發(fā)生改變，但由于肥厚心肌作功增多，能量需求增加，因此出現(xiàn)心肌組織能量消耗增多，總腺苷酸池及ATP含量降低；隨心肌肥厚逐漸加重，至出現(xiàn)心功能減退的心肌肥厚后期(15周)，線粒體氧化磷酸化功能受損漸加重，線粒體內(nèi)ATP合成減少，雖然PCr未改變，但因耗能增多，導(dǎo)致心肌組織的ATP含量和能量儲備進(jìn)一步降低。說明線粒體能

15、量產(chǎn)生不足，而心肌組織能量需求增加在壓力超負(fù)荷后心肌肥厚的發(fā)生、發(fā)展及心功能減退的過程中起重要的作用。Every man has his hobby-horse. 肥厚心肌線粒體高能磷酸鹽含量減少的原因及具體機(jī)制尚不清楚。可能與下列因素有關(guān)，包括腺苷酸前體的耗失，心肌細(xì)胞膜損傷致攝取能力降低，毛細(xì)血管與線粒體之間的彌散距離的變化等，可能與心肌細(xì)胞線粒體本身的產(chǎn)能機(jī)制及能量轉(zhuǎn)運(yùn)的改變有關(guān)?？傊?，壓力超負(fù)荷致心肌肥厚和心功能障礙，心肌能量供應(yīng)和需求之間平衡關(guān)系的失調(diào)可能是心肌肥厚發(fā)生、發(fā)展及向心力衰竭轉(zhuǎn)變的重要因素?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1HugelS，HornM，RemkesH，etal.Preserva

16、tionofcardiacfunctionandenergyreservebytheangiotensin-convertingenzymeinhibitorquinaprilduringpostmyocardialinfarctionremodelingintheratJ.JCardiovascMagnReson，2001,3(3)：215-225.2MariuazMZ，JuianS，GabrielaN，etal.TherespirationandcalciumcontentofheartmitochondriafromratswithvitaminDinducedcardionecrosi

17、sJ.BiochemJ，1985,266(2)：155-161.3SchonfeldP，BohnensackR.DevelopmentalchangesoftheadeninenucleotidetranslocationinratbrainJ.BiochimBiophysActa，1995,1232(1-2)：75-80.4SchonfeldP，SchildL，BohnensackR.ExpressionoftheADP/ATPcarrierandexpansionofthemitochondrial(ATP+ADP)poolcontributetopostnatalmaturationof

18、theratheartJ.EurJBiochem，1996，241(3)：895-900.5NeubauerS，HornM，CramerM，etal.Myocardialphosphocreatine-to-ATPratioisapredictorofmortalityinpatientswithdilatedcardiomyopathyJ.Circulation，1997,96：2190-2196.6KalsiKK，SmolenskiRT，PritchardRD，etal.EnergeticsandfunctionofthefailinghumanheartwithdilatedorhypertrophiccardiomyopathyJ.EurJClinInvest，1999,29：469-477.7ShenW，AsaiK，UechiM，etal.Progressivelossofmy