【2017年整理】实验动物心肌肥厚模型.docVIP

III.实验动物心肌肥厚模型 压力超负荷/主动脉缩窄 压力超负荷引起的心脏肥厚常用的手术方法是主动脉缩窄（i.e.缩窄升主动脉）。小鼠行主动脉缩窄（TAC）可以引起心脏机械性的压力超负荷，最终导致心肌肥厚、心衰（20,84）。肌侵蛋白 TNFα，Gi， Gαq， PKCβ， PKA，β1AR, 磷酸化蛋白, 肌集钙蛋白, 钙调磷酸酶, L-型 Ca2+ 通道 (FAO) 通路的受损 基质金属蛋白酶2/MMP2 基质金属蛋白酶9/MMP9 组织金属蛋白酶抑制剂1/TIMP1 1、高表达肌侵蛋白的转基因小鼠 在此我们介绍一种心肌肥厚和心衰发病机制研究中典型的转基因小鼠模型，该模型中，小鼠心脏高表达肌侵蛋白。肌侵蛋白，分子量为12-kDa的可溶性蛋白，已被证明自发性高血压大鼠（SHR）和心肌病病人心脏特有表达的（227,318）。肌侵蛋白能诱导心肌细胞生长，促进原癌基因和原代心肌细胞肥大基因的表达（202）。肌侵蛋白可以与NF-κB（146,279）共同作用调节蛋白激酶C（PKC）的活性（276）。心脏特异表达肌侵蛋白，用α-肌球蛋白重链作为启动子，能促进心肌肥厚的发生发展，最终导致心衰（255）（Fig.3）。与分子的改变有关，包括原癌基因、肥厚标志基因、生长因子基因的表达升高和胶原沉积增加（Fig.4）。转基因小鼠历经9个月的时间从心肌肥厚慢慢的发展到心衰，表现出LVH、心房扩张、心肌细胞凋亡、多灶性纤维化、胸腔积水心功能改变包括射血分数减少、缩短（Fig.5）（255）。这些变化是由横纹肌和结构蛋白表达实质性改变导致的。从心肌肥厚开始阶段到心衰的终末阶段，其基因的变化已明确。由于这种变化与人类心肌肥厚过程中基因变化非常相似，为心肌肥厚发病初期及发展到最终阶段的心衰过程中涉及到生长因子和细胞因子提供了。若心肌肥厚发病初期及过度阶段的基因表达的变化，心肌肥厚心衰的发展提供新的。我们预计，这种新小鼠模型进一步阐明心肌肥大和心衰发病机制的重要工具，的治疗提供新靶点。9-month-old WT心肌细胞，G是Tg小鼠在×63放大倍率下细胞。下图是时上图×2.5放大倍率的图；B，是 4-wk WT 小鼠心肌细胞; D，是4-wk Tg小鼠心肌细胞F, 9-month-old WT小鼠心肌细胞; H, 9-month-old Tg小鼠心肌细胞 4-wk 龄时，小鼠心肌细胞横截面积明显增大。Tg小鼠心肌细胞横截面积明显增大(2431 ± 712 至 6297 ± 280μm2；p < 0.001)。(C) 9-month-old WT小鼠分离出的心肌细胞 (左图) () 以及 9-month-old Tg小鼠分离出的心肌细胞且肌侵蛋白高表达(右图) (). (图来自参考文献255.) (A) 24 wks 时，与WT小鼠比较，Tg小鼠(Gn1-Gn4)ANF and β-MHC 表达上调。4重转基因小鼠心肌发生肥厚后，ANF 和β-MHC 表达上调。(B) 与WT小鼠比较，幼龄及老龄Tg小鼠中原癌基因表达上调。(图来自参考文献255.)图. 5. 36-wk龄WT和Tg小鼠的M-型超声心动图. (图来自参考文献255.) 2、能量代谢紊乱的心脏衰竭 CHF发病过程中伴横纹肌动蛋白功能、细胞外基质、钙离子和能量代谢等一系列细胞内物质的变化。基础和临床研究表明，肥厚性心脏和衰竭的心脏特点是线粒体功能紊乱、磷酸化物质含量增加以及脂肪酸氧化途径（FAO）异常。当前述能量物质代谢发生变化，心肌就需要消耗更多的能量物质-三磷酸腺苷（ATP）然而，“能量代谢紊乱”在心衰发生机制中扮演着怎样的角色研究。本文从线粒体功能紊乱和脂肪酸代谢途径两个方面综述心衰。 3、线粒体功能紊乱与心衰 线粒体被视为细胞中的 “能量站”。 线粒体位于肌原纤维之间，约占心肌细胞总体积的50%，线粒体DNA（mtDNA）、核糖体、转运RNAs、以及线粒体基因表达需要的几种酶。基础和临床试验研究，当心衰发生时心肌细胞线粒体呼吸功能明显受损（140,271）。在心室重构发生过程中线粒体是重要的受损靶点，释放多种神经调节因子。线粒体孔的开关与心肌细胞凋亡密切相关（130）。现从下面几点，进一步解释线粒体功能紊乱： a.氧化应激：氧化应激的特点是呼吸链中产生氧自由基（ROS）。线粒体中氧化磷酸化酶能产生氧自由基，如超氧化物自由基、H2O2、羟自由基Na+/Ca2+交换、Na+--K+ATP酶、Ca2+ ATP酶的活性。缺乏锰超氧化物歧化酶（一种清除酶）的突变小鼠体内，呼吸链中复合物Ⅱ明显减少并迅速发展为扩张性心肌病。 b.获得性突变 研究已证明线粒体呼吸链中引起的许多缺陷均可导致遗传性充血性心力衰竭和心肌病（177,323）。也有报道家族性心肌病患者中，线