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目的:低氧肺动脉高压是临床上常见的肺动脉高压的一个亚型,其发病存在有明显的性别差异。Warburg效应与肺动脉平滑肌细胞增殖和内皮细胞功能障碍相关,本实验通过在体研究,应用低氧和去势大鼠建立肺动脉高压模型,探讨在低氧性肺动脉高压中,17β-雌二醇(17β-estradiol,E2)是否通过HIF-1α信号通路,影响Warburg效应,进而减轻肺动脉高压。方法:选择42只6-8周的雌性SD大鼠,并随机分成7组:假手术+常氧组、假手术+低氧组、去势+常氧组、去势+低氧组、去势+常氧+E2组、去势+低氧+E2组、去势+低氧+二氯乙酸(Dichloroacetic acid,DCA)组。去势组予以切除卵巢后缝合;假手术组找到卵巢后直接还纳缝合。低氧组每天低氧24小时。E2组每日予E2 20μg/kg皮下注射。其余组皮下注射生理盐水(0.1ml/d)。DCA组每日二氯乙酸盐溶液(DCA 1.6g/L 0.75g/l PH=7.0)灌胃,剂量为80mg/kg/d,其余组每日等量生理盐水灌胃;饲养8周后,测定大鼠平均肺动脉压、右心室肥厚指数,HE法染色后观察肺小血管形态学变化并检测WA%(血管壁占血管总面积)和WT%(肺小动脉中膜厚度比)。试剂盒法测量肺组织中乳酸、丙酮酸含量。ELISA法检测血浆中丙酮酸脱氢酶激酶-1(PDK-1)、乳酸脱氢酶(LDHA)活性,RT-PCR检测组织LDHA和PDK-1 m RNA水平。Western blot法检测组织PDK-1、LDHA、丙酮酸脱氢酶(PDH)、HIF1-α蛋白含量。结果:1成功建立了低氧性肺动脉高压大鼠模型:与1组(假手术+常氧组)相比,2组(假手术+低氧组)与4组(去势+低氧组)随着低氧时间的延长,出现反应迟钝,各组大鼠变得虚弱、毛色暗无光泽、进食水量少,最终以静卧状态为主,无死亡标本,而6组(去势+低氧+E2组)、7组(去势+低氧+DCA组)增长速度也减慢,活动度较4组(去势+低氧组)相比略好,与1组(假手术+常氧组)相比,3组(去势+常氧组)、5组(去势+常氧+E2组)变化不明显。2各组样本的m PAP和RVHI:与1组(假手术+常氧组)、3组(去势+常氧组)、5组(去势+常氧+E2组)相比,2组(假手术+低氧组)、4组(去势+低氧组)的m PAP和RVHI均升高(P<0.05),且符合肺动脉高压的水平;与4组(去势+低氧组)相比,6组(去势+低氧+E2组)、7组(去势+低氧+DCA组)大鼠的m PAP和RVHI相对减低(P<0.05),提示17β-雌二醇、二氯乙酸可改善低氧性肺动脉高压。而6组(去势+低氧+E2组)、7组(去势+低氧+DCA组)m PAP和RVHI水平组内无差异。3各组肺组织的形态学改变:与1组(假手术+常氧组)、3组(去势+常氧组)、5组(去势+常氧+E2组)相比,2组(假手术+低氧组)、4组(去势+低氧组)肺动脉壁及平滑肌增厚,动脉管腔明显狭窄,炎症细胞浸润严重,符合肺动脉高压形态学改变;与4组(去势+低氧组)相比,6组(去势+低氧+E2组)、7组(去势+低氧+DCA组)肺动脉管腔出现不同程度的逆转,炎症细胞浸润相对减少。而6组(去势+低氧+E2组)、7组(去势+低氧+DCA组)组内无明显差异。与1组(假手术+常氧组)、3组(去势+常氧组)、5组(去势+常氧+E2组)相比,2组(假手术+低氧组)、4组(去势+低氧组)WA%(血管壁占血管总面积)和WT%(肺小动脉中膜厚度比)明显增加,有统计学差异(P<0.05),与4组(去势+低氧组)相比,6组(去势+低氧+E2组)、7组(去势+低氧+DCA组)WA%和WT%明显减低,有统计学差异(P<0.05)。而6组(去势+低氧+E2组)、7组(去势+低氧+DCA组)组内无明显差异。4肺组织中乳酸浓度水平、丙酮酸浓度水平:与1组(假手术+常氧组)、3组(去势+常氧组)、5组(去势+常氧+E2组)相比,2组(假手术+低氧组)、4组(去势+低氧组)明显升高(P<0.05),与4组(去势+低氧组)相比,6组(去势+低氧+E2组)、7组(去势+低氧+DCA组)乳酸及丙酮酸水平增加相对减少(P<0.05)。而6组(去势+低氧+E2组)、7组(去势+低氧+DCA组)相比组内无明显差异。提示低氧可使肺组织内乳酸及丙酮酸浓度升高。5 Elisa法检测血浆中PDK-1、LDHA的活性:本实验使用ELISA法检测SD大鼠血浆PDK-1和LDHA活性,与1组(假手术+常氧组)、3组(去势+常氧组)、5组(去势+常氧+E2组)相比,2组(假手术+低氧组)、4组(去势+低氧组)PDK-1、LDHA酶活性明显增强(P<0.05)。与4组(去势+低氧组)相比,6组(去势+低氧+E2组)、7组(去势+低氧+DCA组)PDK-1、LDHA酶活性明显降低(P<0.05),6组(去势+低氧+E2组)、7组(去势+低氧+DCA组)两组相比酶活性差异无统计学意义。6各组SD大鼠肺组织PDK-1和LDHA m RNA水平本实验采用RT-PCR方法检测各组SD大鼠肺组织中PDK-1和LDHA m RNA的水平,如图所示:与1组(假手术+常氧组)、3组(去势+常氧组)、5组(去势+常氧+E2组)相比,2组(假手术+低氧组)、4组(去势+低氧组)PDK-1及LDHA m RNA表达明显增加(P<0.05),与4组(去势+低氧组)相比,6组(去势+低氧+E2组)、7组(去势+低氧+DCA组)PDK-1 m RNA明显降低(P<0.05),6组(去势+低氧+E2组)、7组(去势+低氧+DCA组)两组相比差异无统计学意义。7各组SD大鼠肺组织中PDK-1、LDHA蛋白表达采用Western blot方法检测SD大鼠肺组织中PDK-1及LDHA蛋白的表达,如图所示,与1组(假手术+常氧组)、3组(去势+常氧组)、5组(去势+常氧+E2组)相比,2组(假手术+低氧组)、4组(去势+低氧组)PDK-1、LDHA蛋白表达明显增强(P<0.05)。与4组(去势+低氧组)相比,6组(去势+低氧+E2组)、7组(去势+低氧+DCA组)PDK-1、LDHA蛋白表达明显降低(P<0.05),6组(去势+低氧+E2组)、7组(去势+低氧+DCA组)蛋白表达差异无统计学意义(P>0.05)。8各组SD大鼠肺组织中PDH蛋白表达采用Western blot方法检测SD大鼠肺组织有氧氧化关键酶PDH的表达,与1组(假手术+常氧组)、3组(去势+常氧组)、5组(去势+常氧+E2组)相比,2组(假手术+低氧组)、4组(去势+低氧组)PDH蛋白表达明显减少(P<0.05)。与4组(去势+低氧组)相比,6组(去势+低氧+E2组)、7组(去势+低氧+DCA组)PDH蛋白表达明显增多(P<0.05),6组(去势+低氧+E2组)、7组(去势+低氧+DCA组)蛋白表达差异无统计学意义。9.各组SD大鼠肺组织HIF-1α蛋白表达本实验采用Western blot方法检测各组SD大鼠肺组织HIF-1α的表达,与1组(假手术+常氧组)、3组(去势+常氧组)、5组(去势+常氧+E2组)相比,2组(假手术+低氧组)、4组(去势+低氧组)HIF-1α蛋白表达明显增强(P<0.05)。与4组(去势+低氧组)相比,6组(去势+低氧+E2组)、7组(去势+低氧+DCA组)HIF-1α蛋白表达明显降低(P<0.05),6组(去势+低氧+E2组)、7组(去势+低氧+DCA组)蛋白表达差异无统计学意义。结论:1.慢性低氧的环境可构建肺动脉高压模型,17β-雌二醇、二氯乙酸干预可以改善低氧性肺动脉高压。2.低氧通过增加PDK-1和LDHA的表达和活性,增加乳酸和丙酮酸的含量,降低PDH的表达,从而增加Warburg效应相关的代谢。3.二氯乙酸通过影响PDK-1活性,增强糖代谢三羧酸循环,减少Warburg效应,从而改善肺动脉高压。4.17β-雌二醇可能具有类似二氯乙酸的作用,通过HIF-1α信号通路抑制PDK-1活性,从而增强糖代谢中三羧酸循环,抑制Warburg效应,减少乳酸生成,从而改善低氧性肺动脉高压。