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1、第二军医大学 博士学位论文 中枢血管紧张素系统在心血管活动调节中的作用研究 姓名：王杨凯 申请学位级别：博士 专业：生理学 指导教师：袁文俊;王伟忠 20100501 中枢血管紧张素系统在心血管活动调节中的作用研究 摘要 【研究目的】 高血压是人类常发和多发疾病，其并发症脑卒中、心力衰竭等多种心血管疾 病严重影响人类健康，也一直是心血管领域研究的重点内容。大量的研究显示肾 素血管紧张素系统( r e n i n a n g i o t e n s i ns y s t e m ，R A S ) 的异常与高血压病的产生、 发展和预后关系十分密切，R A S 通路上一些靶点的干预处理是治疗高血压病
2、的 主要策略之一。中枢血管紧张素I I ( A n g i o t e n s i n1 1 ，A n gI I ) 增强与中枢血管紧张 素1 7 ( A n g i o t e n s i n1 - 7 ，A n g1 7 ) 降低是高血压病心血管功能紊乱的一个重要原 因，纠正中枢A n gI I 与A n g1 - 7 的平衡关系在治疗高血压病中具有重要的意义。 运动训练( E x e r c i s et r a i n i n g ，E x T ) 不仅可以通过降低肥胖等途径减少心血 管疾病的危险因素，更为重要的是E x T 本身就具有改善高血压状态下心血管功 能异常的作用，如降低血压
3、等，因而E x T 在高血压防治中的作用已引起众多学 者的关注，但E x T 改善高血压的作用机制并不清楚。有研究显示中枢神经系统 内神经元结构和功能的重塑可能是E x T 改善高血压的主要机制，因此本研究主 要明确中枢血管紧张素机制在介导E x T 改善高血压中的作用，并进一步研究A n g 1 7 中枢心血管效应的作用机制。 因此，我们首先研究了E x T 对自发性高血压大鼠( s p o n t a n e o u s l y h y p e r t e n s i v er a t ，S H R ) 中枢血管紧张素系统的作用，通过脑室内 ( i n t r a c e r e b r
4、o v e n t r i e u l a r , i c y ) 注射A n gI I 和A n g1 - 7 相应受体的激动剂和拮抗剂 来明确E x T 对中枢血管紧张素系统的功能改变，并通过W e s t e r nB l o t 和免疫荧光 组化的方法初步探索E x T 对中枢血管紧张素机制的作用部位。另一方面，我们 研究了中枢孤束核A n g1 7 的心血管效应与一氧化氮( N i t r i cO x i d e ，N O ) 机制的 相互关系，并明确了中枢A n g1 - 7 对心血管N T S 内N O S 表达的作用。 【方法】 第一部分的实验动物为雄性S H R 、W i
5、s t a r - K y o t o ( W K Y ) 大鼠。在对照和1 2 周训练动物组中，I C V 分别给予A n gI I ( 2 0 0p m 0 1 ) 和A n gI I 受体阻断剂S a r t h r a n ( 15n m 0 1 ) ，A n g1 - 7 ( 4 0 0p m 0 1 ) 及其A n g l 7 的受体阻断剂A 7 7 9 ( 5 0 0p m 0 1 ) ，分别 观察其对心血管活动的影响；通过免疫组织化学和W e s t e r nB l o t 技术定量检测 E x T 后N T S 中A T l 受体、A C E 、M a s 受体和A C E
6、 2 的蛋白表达。 第二部分实验在S p m g u e D a w l e y ( S D ) 大鼠模型上，神经型一氧化氮合酶 ( n N O S ) 抑制剂7 硝基吲唑( 7 n i t r o i n d a z o l e ，7 - N I ，10 ，10 0p m 0 1 ) 预处理前后观察 第二军医大学博士学位论文 N T S 内微量注射A n g1 - 7 ( 2 5p m 0 1 ) 导致的心血管效应的变化，并观察了注射N O 前体L 一精氧酸( L - a r g i n i n e ，L - A r g ，2n m 0 1 ) 在2 5p m o lA n gl 7 预处理
7、前后的心 血管功能效应的变化。通过W e s t e r nB l o t 检测1 C V 慢性给予A n g1 7 ( 1 0 0 p m o l d ，3d a y s ) 后N T S 中N O S 的蛋白表达变化。 【结果】 1 E x T 改善高血压状态下的中枢血管紧张素系统介导的心血管功能 第一部分实验分为整体急性动物实验和分子生物学实验两部分。整体急性动 物实验分为3 组，即W K Y 休息组( W K Y S e d e n t a r y ，W K Y S ) ，S H R 休息组 ( S H R S e d e n t a r y ，S H R S ) 和S H R 训练组
8、( S H R T r a i n i n g ，S H R - T ) ；分子生物学实验 分为4 组，即W K Y - S 组，W K Y 训练组( W K Y - T r a i n i n g ，W K Y - T ) ，S H R - S 组和 S H R T 组。 1 1E x T 对S H R 和W K Y 大鼠基础心血管活动的影响 训练组动物接受1 2 周连续低强度跑步训练。每间隔4 周尾动脉监测血压 ( b l o o dp r e s s u r e ，B P ) 和心率( h e a r tr a t e ，H R ) 。E x T 后，S H R - T 组的B P 上升
9、的趋 势较之S H R S 显著减缓 O 0 5 ) 。 2 N O 在介导中枢A n g1 - 7 心血管效应中的作用 2 1A n g1 7 慢性I C V 灌注 2 1 1A n g1 7 慢性I C V 灌注对心血管活动的影响 与a C S F 组相比，I C V 灌注A n g1 7 ( 1 0 0p m o l d ，3d a y s ) 组M A P ( a C S F ：1 2 2 4 - 4V s 1 2 14 - 3m m H g ；A n gl - 7 ：1 2 54 - 1V S 11 94 - 1m m H g ) 显著下降妒 00 5 ) ( 闰1 - 3 2 )
10、。 、v K Y SW K Y - TS H R - SS H R T A C E 2 ( 9 0 k D a ) B A c t i n ( 4 3 k D a ) 图1 3 I各组大鼠N T S 中A C E 2 的蛋白表达。 F i g u r e I 一3 l P r o t e i ne o f A C E 2 i n N T S W K Y - SW K Y TS H I t - SS H R - T 囝1 3 2 各组大鼠N T SM a s R 相对蛋白表达水平( 将W K Y - S 的M 踮R J A c t i n 的僮标准化为 1 0 0 ) 。数据均以均数标准误表示。
11、 F i g u r e 】一3 2R e l a t i v e M 越R p r o t e i n l e v e lo f N T S ( n o r m a l i z e d t h e r a t i oo f M a s R A c l i n i n W K Y - S 吐1 0 0 R e s u l l s a r e M e a n S E (s譬事-o享v IaJ曼-NqU；：!oE 第二军医大学博士学位论文 讨论 高血压作为心脑血管意外的独立危险因子，严重危害人类的健康，是心血管 疾病研究的重点之一。应用抗高血压药物是目前高血压治疗的主要策略，而E x T 不仅可以
12、防治高血压，而且具备了许多药物治疗所不具备的优点。E x T 不仅可以 通过降低肥胖等途径减少心血管疾病的危险因素，而且具有改善血管扩张功能、 抗氧化应激等作用，对药物不敏感的高血压患者和高血压前期都具有良好的防治 效果，从而提高生活质量、改善预后和减少死亡率I l o 】。但目前对E x T 改善高血压 心血管功能异常的机制尚不是很清楚，因此探讨其机制对于更好的治疗高血压疾 病具有非常重要的指导意义。 研究发现，轻度的运动训练较之中度和重度来说，对降低高血压患者的静息 血压效果更为显著。轻度的运动训练通常指的是达到5 0 最大摄氧量运动强度的 训练，而对降低血压效果明显的运动时间一般持续轻度
13、强度的运动不少于3 0m i n I 圳。V e r a s S i l v a 等认为大鼠达到5 0 最大摄氧量的运动速度约为1 6 - 2 0m m i n ，训 练1 8 周后其血压较之对照有显著差异，而8 5 最大摄氧量的运动速度约为2 5 3 0 m m i n ，属于高强度训练，对S H R 的血压并没有明显效果1 3 2 1 。 因此，我们选择的训练方案是最大速度为2 0m m i n ，训练1 2 周。S H R o T 组和 S H R - S 组的初始血压并无统计学差异。我们采取逐步增加速度和训练时间的方 案，直到第三周的训练结束才速度增力n N 2 0m m i n ，训
14、练时间6 0m i n 。第8 周和 第1 2 周的尾动脉血压监测显示，两组的S B P 和M A P 具有显著的差别。虽然S H R o T 组的血压也是处于一直升高的走势，但是其升高趋势较S H R S 组显著变缓。而在 对W K Y 组的训练研究提示，运动训练对正常血压的动物没有显著影响，这与先 前的研究是相一致的1 3 3 】。研究表明，E x T 后血浆去甲肾上腺素的含量下降2 9 ， 并且通过记录节后肌肉交感神经放E g t g i 正实E x T 可以显著降低交感神经活性J ， 但对迷走神经没有明显的影响，而在迷走对H R 的控制上起主导作用，因此大鼠 E x T 后H R 并无
15、显著改变。有文献报道，E x T 对W K Y 大鼠心血管功能没有显著影 响，并且我们先前的预实验和分子生物学的实验中也证实了这一点，因此，我们 的急性整体实验分为三组，即W K Y S ，S H R S 和S H R T l j M 。 在急性实验中，我们主要采取I C V 灌注的方式来检测E x T 改善高血压心血 管功能异常的中枢机制。E x T 改善高血压的机制目前尚不清楚，有研究表明E x T 可以通过外周和中枢两条机制起作用。在E x T 改善高血压的外周机制的研究中， H i g a s h iY 等发现E x T 可以增加在高血压状态下降低的N O 的活性和功能，从而 纠正高血
16、压的内皮功能异常，调节血管活性，介导血管扩张I 刈。A g a r w a l ，D 等对 S H R 研究表明慢性E x T 可以显著降低血压、向心性肥厚和提高舒张功能，同时， E x T 还显著减少活性氧自由基和超氧化物产量，降低核因子N F 心的活性，增 5 4 中枢血管紧张素系统在心血管活动调节中的作用研究 加N O 的产量，从而提高S H R 的机体抗氧化能力，延缓高血压的进展和增强心 功能1 3 7 1 。 而我们之所以选择对E x T 的中枢机制进行探讨，是因为更多证据显示E x T 可直接通过中枢尤其是心血管中枢结构和功能的重塑机制进行心血管活动的调 控1 2 9 ；3 8 ；3 9 1 ，中枢机制在E x T 改善高血压心血管功能异常中起着更为重要的作用。 中枢机制在E x T 调节心血管活动的作用主要体现在以下两个方面，一方面是E x T 对循环的压力反射、心肺感受器反射等反射功能的影响。有研究证实E x T 对B P
