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首页医源资料库在线期刊中华医学研究杂志2007年第7卷第7期

大鼠心脏多巴胺1受体与心肌肥厚的关系

来源:《中华医学研究杂志》
摘要:【摘要】目的采用腹主动脉狭窄建立大鼠心肌肥厚模型,观察大鼠心肌肥厚时心肌组织多巴胺1受体(DA1-R)反应性的变化,借以阐明心脏DA1-R与心肌肥厚的关系。各组均于4周后测定大鼠心功能和左心室/体重比值(LVW/BW)。另外还测定了A组心肌肥厚大鼠的心肌组织在FODA作用后cAMP生成量的变化。(2)A+B+S组的LVW/BW与......

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【摘要】  目的 采用腹主动脉狭窄建立大鼠心肌肥厚模型,观察大鼠心肌肥厚时心肌组织多巴胺1受体(DA1-R)反应性的变化,借以阐明心脏DA1-R与心肌肥厚的关系。方法 实验分5组:假手术对照组(C组)、腹主动脉狭窄组(A组)、腹主动脉狭窄+倍他乐克组(A+B组);腹主动脉狭窄+倍他乐克+SCH23390组(A+B+S组);假手术+倍他乐克+FODA组(B+F组)。各组均于4周后测定大鼠心功能和左心室/体重比值(LVW/BW);另外还测定了A组心肌肥厚大鼠的心肌组织在FODA作用后cAMP生成量的变化。结果 (1)A+B组各指标变化与A组无明显差异;(2)A+B+S组的LVW/BW与心肌细胞横截面积的明显减小,与A组或A+B组相比差异均有显著性(P<0.05);(3)B+F组LVW/BW明显加大,形成了一定程度的心肌肥厚,与对照组相比P<0.05。(4)A组大鼠心肌组织在FODA作用后,其cAMP的生成量明显高于对照组(P<0.05)。结论 心脏DA1-R参与了病理情况下心肌肥厚的形成,由压力超负荷引起心肌肥厚时,心脏DA1-R的反应性增高。

【关键词】  心肌肥厚; 多巴胺受体; fenoldopam; SCH23390

    Relations of cardiac dopamine-1 receptor(DA1-R) to the development of myocardial hypertrophy in rats

    GAO Song-dan,WANG Jin,ZHAO Rong-rui,et al.Department of Physiology, Shanxi Medical University, Taiyuan 030001,China

    【Abstract】 Objective The aim of this study is to examine the relations of cardiac dopamine-1 receptors (DA1-R)to the development of myocardial hypertrophy. Methods The myocardial hypertrophy model was established by ligating the abdominal aorta.Thirty Wistar healthy male rats were randomly divided into five groups: aorta constriction group (group A); sham-operation control group (group C ); aorta constriction + β-adrenoreceptor blocker (betaloc) group (group A+B); aorta constriction + betaloc + SCH23390 group (group A+B+S); normal rats + betaloc + FODA group (group B+F). Cardiac function and left ventricular weight/body weight(LVW/BW)were determined for all groups at 4 weeks after treatment. In addition, the production of cAMP induced by FODA stimulation in hypertrophied myocardium (group A) was also examined. Results It was shown that: (1) There were no significant differences for all parameters between group A+B and group A. (2) In group A+B+S, the changes of LVW/BW and the cross section area of cardiac myocyte were all significantly attenuated as compared with group A or group A+B (P<0.05). (3) LVW/BW of B+F group were greatly increased as compared with control group (P<0.05); (4) The cAMP production of hypertrophied myocardium (in group A) induced by FODA stimulation was greatly higher than that of control group (P<0.05).Conclusion It is suggested that cardiac DA1-R are involved in the formation of myocardial hypertrophy under pathologic conditions and the responsiveness of cardiac DA1-R was greatly enhanced in the hypertrophied myocardium.

    【Key words】 myocardial hypertrophy; dopamine-1 receptor; fenoldopam; SCH23390

    多巴胺(dopamine, DA)是一种内源性儿茶酚胺类物质,它通过作用于特异性受体对多种生物功能发挥调节作用。近年已证实在外周也广泛分布有DA受体,且多巴胺类药物有很强的心肾效应,所以日益引起重视。根据传统的药理学和生物化学方法,外周DA受体被分为DA1-R和DA2-R两型[1]。DA1-R与兴奋性G-蛋白(Gs-蛋白)耦联,通过激活腺苷酸环化酶,升高胞浆cAMP发挥调节作用;DA2-R与抑制性G-蛋白(Gi-蛋白)耦联,呈现对腺苷酸环化酶的抑制作用。关于心脏DA1-R的生理作用问题则有较大争议,很多研究认为多巴胺类激动剂的正性肌力效应是通过β受体而不是由DA1-R直接介导的[2,3];然而Ganguly等应用放射配体结合测定的方法,在腹主动脉狭窄大鼠心肌肥厚过程中检测到心脏DA1-R上调[4],DA1-R激动剂能促进心肌肥厚的形成[5];但他们在实验中均未注意β-受体的作用,故难以证实心脏DA1-R与心肌肥厚的直接关系。因此本研究在阻断β-受体的实验条件下进一步观察了DA1-R特异性激动剂fenoldopam (FODA)和拮抗剂SCH23390对大鼠心肌肥厚形成的作用,借以阐明心脏DA1-R与心肌肥厚的关系。

    1 材料与方法

    1.1 动物模型和分组 雄性Wistar大鼠,体重190~210g,山西医科大学实验动物中心提供。随机分为5组,每组6只:腹主动脉狭窄组(A组):大鼠用1%戊巴比妥钠(30mg/kg)腹腔注射麻醉后,常规消毒后,在剑突下1cm处沿正中线做约1.5cm的切口,暴露腹腔,在距左肾动脉分支上方约0.5cm处将7号针头与腹主动脉平行放置并结扎(使腹主动脉内径减少40%~60%),抽去针头。分层关闭腹腔,术后创口消毒并肌肉注射庆大霉素200mg/(kg·d)1周以预防感染。假手术对照组(C组):大鼠施以假手术,开腹后仅作腹主动脉分离不结扎。腹主动脉狭窄+倍他乐克组(A+B组):大鼠腹主动脉狭窄术后3天给予倍他乐克20mg/(kg·d)灌胃25天;腹主动脉狭窄+倍他乐克+SCH23390组(A+B+S组):在A+B组基础上腹腔注射SCH23390(0.1mg/kg·d)25天;假手术+倍他乐克+FODA组(B+F组):假手术大鼠给予倍他乐克(20mg/kg·d)灌胃,并腹腔注射FODA(1mg/kg·d)25天。

    1.2 大鼠心功能和心脏湿重的测定 各组大鼠于术后4周称体重,用乌拉坦(1g/kg)麻醉后进行右颈总动脉插管,打开动脉夹,MS2000生物信号记录系统下测定记录动脉收缩压(systolic arterial pressure,SAP)和舒张压(diastolic arterial pressure,DAP),再继续将导管插入左心室,记录左室收缩峰压(left ventricular systolic pressure, LVSP),左室内压最低值(LVDP),左室舒张末压(left ventricular end diastolic pressure,LVEDP),左室内压最大上升速率(maximal rise rate of intraventricular pressure , +dp/dt max),测定完毕后,开胸迅速取出心脏,剪开心腔,以预冷的生理盐水洗去血液,用滤纸吸干水分,用电子天平准确称重左心室,计算左心室重量指数即左心室与体重的比值(left ventricular weight/ body weight, LVW/BW)。

    1.3 组织病理学观测 左心室湿重称量后,从A组与C组每只心脏的心尖部剪取心室肌组织100mg,用于心肌细胞膜蛋白液制备,剩余的大部分心脏与其余各组心脏置10%的中性福尔马林液中,经常规石蜡包埋切片,进行HE染色,在光学显微镜下观察,应用BI2000医学图像分析系统,每张切片随机测量心肌细胞横截面积(30±5)个,取其均值。

    1.4 心肌细胞膜蛋白液制备 将A组与C组每只心脏剪取的心室肌组织100mg剪碎,在冰浴下用超声波细胞破碎机制备心室肌匀浆,2000r/min离心20min,取上清等量分装3管。其中一管用双缩脲法测定蛋白浓度,另两管用于cAMP测定。

    1.5 cAMP分析 每只心脏的细胞匀浆反应管加DA1-R特异性激动剂FODA,非反应管加蒸馏水,所测定的两管cAMP之差表示反应产生的cAMP。依文献[6],反应管先加10-3mol/L的心得安以阻断β肾上腺素能受体,再加10-3mol/L的FODA以能使DA1-R产生最大结合,非反应管加等量蒸馏水,反应管与非反应管均于37℃水浴中温育10min后,立即置于冰水浴终止反应,然后测定cAMP浓度。

    1.6 统计学处理 实验数据均以均数±标准差(x±s)表示,两组间比较采用t检验,多组比较采用单因素方差分析,用SPSS10.0软件处理。

    2 结果

    2.1 心功能指标 腹主动脉狭窄术后4周,A组、A+B组、A+B+S组大鼠的SAP和DAP均明显高于C组(P<0.05);而B+F组的动脉血压与C组比较差异无显著性(P>0.05)(Fig 1)。

    术后4周,与C组比较,A组、A+B组、A+B+S组的左室收缩峰压(LVSP)、左室压最大上升速率(+dp/dtmax)均明显升高(P<0.05);且这3组的左室内压最低值(LVDP)、左室舒张末压(LVEDP)也均比C组高(P<0.05)。B+F组的LVSP、+dp/dtmax与C组相比差异无显著性(P>0.05),而B+F组的LVDP、LVEDP比C组明显升高(P<0.05)(Fig 2)。

    2.2 心脏重量指标 大鼠术后4周处死时体重在各实验组间差异无显著性。与对照组比较,其他各组的LVW/BW均明显增高(P<0.01)。其中,A+B组(阻断β-受体)对腹主动脉狭窄引起的心脏重量增加无明显影响,其全心重及左心室重与A组比较均未见差异有显著性(P>0.05);A+B+S组LVW/BW均明显低于A组与A+B组(P<0.05);B+F组LVW/BW与对照组比较差异也有显著性(P<0.05)(Fig 3)。

    2.3 组织病理学观测 在光镜下观察,对照组(C组)大鼠心肌组织由结缔组织分割成大小不等的肌束,间质结缔组织较稀疏,未见病理改变。其余各组心肌组织内肌纤维束较宽大,肌纤维间隙较疏松,纵切面心肌纤维增粗。心肌细胞横截面积测量结果显示:与C组相比,其余各模型组的心肌细胞横截面积均明显增大(P<0.05);A+B+S组的增大程度较轻,与A组和A+B组差异有显著性(P<0.05)(Fig 3)。

    2.4 cAMP分析 FODA使心室肌细胞匀浆的cAMP含量增加,C组与A组cAMP增加量分别为17.3±1.9和29.4±2.7(pmol/mg protein/min),A组明显高于C组,差异具有显著性(P<0.01)。

    Fig 1. Systolic arterial pressure(SAP), diastolic arterial pressure(DAP)

    of control group and differenr treatment groups. Value are

    represented as means SD (n=5~8).*P<0.05, vs control group.

    Fig 2. LVSP, +dp/dtmax, LVDP and LVEDP control group and differenr

    treatment groups. Value are represented as means

    SD (n=5~8).*P<0.05,**P<0.01 vs control group.Fig 3. LVW/BW, cellar area of control group and differenr treatment groups.

    Value are represented as means SD (n=5~8).LVW/BW: Left ventricular

    weight/ body weight (LVW/BW). *P<0.05, **P<0.001, vs

    control group; #P<0.05 vs A+Bgroup

    3 讨论

    在本实验中采用大鼠腹主动脉狭窄建立心肌肥厚模型,狭窄术后4周大鼠血液动力学改变,动脉血压升高,左心室收缩功能增强,舒张功能下降,病理切片中心肌细胞横截面积增大,表明心肌肥厚模型复制成功。与对照组相比,其他各组大鼠左心室重量指数不同程度增高。前人在多巴胺类药物对心脏效应的研究中发现多巴胺类药物的正性肌力效应主要是通过β-受体起作用的,而不是DA受体本身的直接作用[2,3],故在研究DA受体与心肌肥厚的关系中应注意排除β-受体的影响。Ganguly等虽曾报道DA受体与心肌肥厚的发展有关,但他们没有注意到β-受体的问题[5]。在本实验中,我们发现阻断β-受体未影响缩窄主动脉所致心肌肥厚的形成,但在阻断β受体条件下给予DA1-R阻断剂SCH23390,则明显减弱了大鼠心肌肥厚的程度。SCH23390是DA1-R特异性阻断剂,它对外周血流动力学没有明确的影响效应,它对心肌肥厚的影响可能更容易被理解为是通过对心脏DA1-R的作用。这提示,SCH23390是通过阻断心脏DA1-R的作用而抑制了心肌肥厚的发生。

    为了进一步验证心脏DA1-R与心肌肥厚发生的关系,我们还从另一个角度观察了DA1-R激动剂对正常大鼠心脏的效应。多巴胺(DA)是一种非选择性DA受体激动剂,不仅能作用于DA1-R和DA2-R,还能作用于α和β受体。外源性FODA虽是特异性DA1-R激动剂,但在较高浓度时也可能激动β1肾上腺素受体[3]。因此在本实验中,我们在用倍他乐克阻断β1受体的条件下观察了FODA通过DA1-R 的致心肌肥厚效应。结果表明在给正常大鼠注射DA1-R激动剂FODA 4周后,心脏重量指数明显增加,形成了一定程度的心肌肥厚。但对心功能各项指标未见明显影响,这是因为FODA的外周效应所致。FODA作为选择性DA1-R激动剂,可通过刺激外周血管DA1-R直接扩张血管,还可通过增加肾血流以及激活肾小管上的DA1-R增加尿量和尿钠排泄。这些对血液动力学的作用是降低压力负荷与容量负荷,不可能成为构成心肌肥厚的因素。故可认为,FODA是通过心脏DA1-R 促进心肌肥厚的形成。

    多巴胺(DA)受体属G蛋白耦联受体,其中DA1-R通过兴奋性G蛋白(GS-蛋白),激活腺酐酸环化酶(AC)促进ATP转化为cAMP,升高胞浆cAMP浓度而发挥生物效应。因此,在激动DA1-R 后,胞浆cAMP产生量的水平可反映心肌细胞DA1-R的反应性(数量或亲和力)。在本实验中,将心肌组织匀浆后,加入DA1-R选择性激动剂FODA,并同时加β受体阻断剂以阻断FODA与β受体的结合,最后测定反应生成cAMP的量。结果显示,腹主动脉狭窄的心肌肥厚大鼠的心肌组织cAMP生成量明显高于对照组,表示肥厚心肌组织中DA1-R的反应性(数量或亲和力)增高。这表明,在腹主动脉狭窄大鼠心肌肥厚发生的过程中,其心脏多巴胺DA1-R的反应性(数量或亲和力)发生了改变。这进一步补充证实了前人用放射配体试验观察到的心肌肥厚时DA1-R密度增加的报道[4],说明心肌肥厚时DA1-R的功能加强了。

    腹主动脉狭窄引起大鼠心肌肥厚是心脏对血流动力学压力超负荷的一种适应性反应,以心肌细胞内蛋白质合成增加和细胞体积增大为主要特征,其发生涉及多种不同的因素和机制。已有报道发现,急性压力超负荷可迅速诱导大鼠心肌cAMP含量升高和蛋白质的表达[6];离体灌注心脏可刺激心肌cAMP升高和蛋白质合成,抑制蛋白激酶A(PKA)就抑制了心肌蛋白质合成[7,8]。这些报道并提示,心肌细胞内cAMP浓度升高引起蛋白激酶磷酸化级联反应,启动肥大基因表达,形成心肌肥厚[9]。在本研究中,刺激肥厚心肌的DA1-R所产生的cAMP远比对照组生成的多,提示心肌DA1-R可通过cAMP信使途径促进心肌肥厚的发生。

【参考文献】
  1 Zeng C,Eisner GM,Felder RA,et al.Dopamine receptor and hypertension. Curr Med Chem Cardiovasc Hematol Agents, 2005,3(1):69-77.

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3 Qin FZ(秦富忠),Zhao RR(赵荣瑞),Zhu L(朱琳),et al. Effects of dopexamine on the electrophysiologic changes during myocardial ischemia and comparison with fenoldopam and procaterol.Acta Pharmaceutica Sinica,1995,30(3):161-167(Chinese,English abstract).

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9 Jose PA,Eisner GM,Felder RA.Regulation of blood pressure by dopamine receptors. Nephron Physiol, 2003,95(2):19-27.


作者单位:1 030001 山西太原,山西医科大学生理学教研室 2 200025 上海,上海交通大学基础医学院生理学教研室(通讯作者)

作者: 高嵩丹1,王 瑾1,赵荣瑞1,支建明2 2008-7-4
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