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航天飞行过程中,人体暴露于微重力环境,流体静压的消失会导致全身动脉血管的跨壁压梯度消失,动脉压力趋于一致,具体为:流体静压参考点以上水平动脉血流相对于地面1 G重力环境直立状态时增多,压力亦增加,处于相对“高血压”状态,以下水平动脉血流相对减少,压力降低,处于相对“低血压”状态,这种跨壁压的改变可导致动脉发生一系列适应性变化。大量真实失重以及模拟失重的人体试验和动物实验均证实失重/模拟失重可导致颈总动脉管壁增厚、平滑肌肥厚、局部肾素-血管紧张素系统(local rennin-angiotensin system,L-RAS)活性增高,但其收缩功能却未有变化甚至降低。虽经多年研究,失重/模拟失重后颈总动脉功能与结构重塑的机制目前并不清楚。酸性鞘磷脂酶(acid sphingomyelinase,ASM)存在于机体多种细胞内,其作用为将膜鞘磷脂水解为神经酰胺(ceramide,Cer)和磷脂酰胆碱,调控多种重要功能,是决定细胞存活与否的关键分子,由于ASM的功能主要通过Cer实现,目前文献中多称之为ASM/Cer。在动脉平滑肌细胞和内皮细胞中均存在ASM/Cer调控,多种病理条件,如动脉粥样硬化、心力衰竭、缺血再灌注损伤等各种病理过程中,均发现ASM/Cer水平明显增高,之后通过多种下游机制介导粥样斑块的形成、内皮功能障碍、心功能降低、促进平滑肌细胞凋亡等一系列的心血管功能和结构变化,其中局部活性氧(reactive oxygen species,ROS)是其最重要的下游通路。为了探讨模拟失重后颈总动脉ASM/Cer改变及其在动脉功能与结构重塑中的作用与机理,我们进行了如下工作:(1)采用4周尾部悬吊模拟失重大鼠模型,运用免疫蛋白印迹技术、免疫组织化学染色、免疫荧光染色等实验方法测定大鼠颈总动脉ASM/Cer水平。(2)运用二氢乙锭(dihydroethidium,DHE)荧光探针技术,检测C6-神经酰胺(C6-ceramide,C6-Cer)或ASM特异性抑制剂地昔帕明(desipramine,Dpm)预处理对悬吊组(suspended group,SUS)和对照组(control group,CON)颈总动脉超氧阴离子(superoxide anion,O2-·)水平产生的影响。同时通过离体血管环功能实验,观察C6-Cer或Dpm对SUS和CON颈总动脉收缩和舒张反应性的影响。(3)运用免疫蛋白印迹技术、免疫组织化学染色、原位末端标记(terminal deoxynucleotidyl transferase d UTP nick end labeling,TUNEL)检测等多种实验手段测定C6-Cer或Dpm对SUS和CON颈总动脉平滑肌细胞的增殖和凋亡水平的影响。本工作主要的研究结果如下:(1)免疫蛋白印迹技术、免疫组织化学染色结果显示,与CON相比,SUS动脉中ASM蛋白表达显著降低,免疫荧光结果显示SUS大鼠动脉中Cer含量亦显著降低。(2)DHE荧光探针检测结果亦表明模拟失重前后颈总动脉中O2-·水平未见明显变化;与CON相比,SUS颈总动脉对氯化钾(potassium chloride,KCl)和苯肾上腺素(phenylephrine,PE)的收缩反应及对乙酰胆碱(acetylcholine,ACh)和硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)的舒张反应均无明显改变。C6-Cer(10μM)孵育可恢复SUS大鼠颈总动脉中Cer的含量,而对CON颈总动脉中的Cer含量无影响;C6-Cer孵育后,SUS颈总动脉中的O2-·水平及动脉对KCl和PE的收缩反应性均显著增高,SUS颈总动脉对ACh和SNP的舒张反应则无明显变化,孵育C6-Cer同时加入O2-·清除剂超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD,50 U/L)则血管收缩反应性不再出现增高现象,CON颈总动脉的O2-·水平及收缩和舒张反应在C6-Cer孵育前后无明显改变。在CON颈总动脉,使用Dpm孵育降低Cer水平后,颈总动脉中的O2-·水平及动脉对KCl和PE的收缩反应性均显著降低,孵育前后血管舒张反应性无明显变化。(3)增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)及TUNEL检测结果表明:模拟失重可促进颈总动脉平滑肌增殖并抑制凋亡,颈总动脉肌层明显肥厚。SUS颈总动脉孵育C6-Cer后,血管平滑肌增殖活性降低且凋亡活性增强,CON颈总动脉的凋亡和增殖水平在孵育C6-Cer前后无明显改变,CON颈总动脉孵育Dpm后,血管平滑肌增殖活性增加且凋亡减弱。我们得出的初步结论是:模拟失重显著降低大鼠颈总动脉中的ASM/Cer水平,可能通过降低动脉O2-·水平而下调其收缩功能,从而与其他引起血管收缩反应性增高的因素相平衡以维持动脉功能的相对稳态,此外ASM/Cer水平降低还促进血管平滑肌增殖、抑制凋亡,从而参与了颈总动脉功能与结构重塑。