Toll樣受體4在膿毒癥大鼠心肌中的表達

鄭曉麗，陳芳，張小喬，劉伯毅

(十堰市太和醫院湖北醫藥學院附屬醫院綜合醫療科，湖北 十堰 442000)

Toll樣受體4在膿毒癥大鼠心肌中的表達

鄭曉麗，陳芳，張小喬，劉伯毅

(十堰市太和醫院湖北醫藥學院附屬醫院綜合醫療科，湖北 十堰 442000)

目的 觀察Toll樣受體4(TLR4)在膿毒癥大鼠心肌組織中的表達，探討其在膿毒癥心肌損傷發生機制中的作用。方法將40只健康雄性Wistar大鼠隨機分為假手術組(SH組，n=20)及膿毒癥組(CLP組，n=20)，采用盲腸結扎穿孔法(CLP)制備膿毒癥動物模型，24 h后，檢測各組的血清腦鈉肽(BNP)、肌鈣蛋白I(cTnI)的水平，觀察心肌組織病理變化及心肌組織腫瘤壞死因子(TNF-α)和TLR4的表達水平。結果CLP組大鼠出現明顯的心肌損傷(心肌水腫及炎性細胞浸潤，心肌細胞結構松散、紊亂)，CLP組大鼠血清BNP和cTnI水平分別為(5.33±0.26)ng/mL、(3.89±0.13)ng/mL，均高于SH組的(1.05±0.19)ng/mL和(0.87±0.07)ng/mL，差異均有顯著統計學意義(P＜0.01)；CLP組大鼠心肌組織的TNF-α和TLR4表達水平分別為(23.71±1.59)ng/mL、(38.03±5.02)，均高于SH組的(8.99±0.52)ng/mL和(11.32±2.51)，差異均有顯著統計學意義(P＜0.01)。結論TLR4在膿毒癥大鼠心肌組織中表達上調，TLR4可能在膿毒癥心肌損傷發病機制中起重要作用。

Wistar大鼠；膿毒癥；心肌損傷；Toll樣受體4

膿毒癥是臨床上非常難處理的棘手問題，多器官功能障礙是膿毒癥高死亡率的主要原因，心肌損傷是膿毒癥嚴重并發癥之一，發生率可達40%～50%，直接影響膿毒癥患者預后[1]。膿毒癥心肌損傷發生機制復雜，部分原因及機制仍不明，進一步探明其發生機制對膿毒癥診斷、預防及治療上具有重要的意義。Toll樣受體4(toll like receptor 4，TLR4)是Toll樣受體(toll like receptors，TLRs)家族中的一種，在膿毒癥及心血管疾病方面已有部分研究[2-3]，本研究旨在通過動物實驗，探討TLR4在膿毒癥心肌損傷中的作用。

1 材料與方法

1.1 實驗分組 本實驗在湖北醫藥學院動物實驗中心完成，實驗動物及試劑均由該中心提供。健康雄性Wistar大鼠40只，體質量220～300 g，隨機分為假手術組(SH組，n=20)及膿毒癥組(CLP組，n=20)。

1.2 模型制作 采用盲腸結扎穿孔法(CLP)制備膿毒癥動物模型，大鼠禁食12 h，禁水2 h，用3%戊巴比妥鈉30 mg/kg腹腔注射麻醉，固定于動物手術臺上，消毒、鋪巾，在腹部正中作切口，暴露并游離出盲腸，CLP組：在距盲腸末端用4#絲線結扎，并用18#針頭于盲腸游離末端穿孔，將盲腸放回腹腔原位，關腹。SH組：不結扎、不穿孔盲腸，將盲腸放回腹腔原位，關腹。術后進食自由，24 h后抽取股靜脈血2 mL，處死大鼠。

1.3 檢測方法

1.3.1 血清血清腦鈉肽(BNP)、肌鈣蛋白I(cTnI)測定 將靜脈血分離血清，采用ELISA方法，按試劑盒說明測定BNP、cTnI。

1.3.2 病理學檢查 切取左心室兩塊心肌組織，取一塊心肌組織用2.5%戊二醛溶液固定12 h，HE及Masson染色，制備心肌組織切片，在顯微鏡下觀察心肌組織病理學變化。

1.3.3 心肌組織TNF-α及TLR4測定 另一塊心肌組織加入一定量的磷酸鹽緩沖液(PBS)，用-70℃液氮冷凍保存備用。標本融化后將勻漿保持在2℃～8℃的溫度，3 000 r/min離心20 min。收集上清液待檢。采用ELISA法測定TNF-α、雙抗體夾心ELISA法測定心肌組織TLR4蛋白表達，按照試劑盒操作步驟操作，在400倍光鏡下對每張組織切片隨機選取5個視野進行觀察，采用MIAS-2000醫學圖像分析系統進行TLR4蛋白半定量分析。

1.4 統計學方法 應用SPSS19.0統計軟件進行數據分析，計量資料以均數±標準差(±s)表示，組間比較采用t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組大鼠血清BNP和cTnI水平比較 CLP組大鼠血清BNP、cTnI水平顯著升高，與SH組比較差異有顯著統計學意義(P＜0.01)，見表1。

表1 兩組大鼠血清BNP和cTnI水平比較（ng/mL，±s）

表1 兩組大鼠血清BNP和cTnI水平比較（ng/mL，±s）

組別SH組CLP組t值P值例數20 20 BNP 1.05±0.19 5.33±0.26 6.256＜0.01 cTnI 0.87±0.07 3.89±0.13 4.398＜0.01

2.2 兩組大鼠病理學檢查結果比較 HE染色：SH組心肌未見明顯異常(圖1)，CLP組可見心肌水腫及炎性細胞浸潤，心肌細胞結構松散、紊亂(圖2)。masson染色：SH組心肌未見明顯異常(圖3)，CLP組可見心肌細胞肥大、水腫及壞死，心肌細胞排列紊亂(圖4)。

圖1 SH組HS染色病理學改變(×400)；圖2 CLP組HS染色病理學改變(×400)；圖3 SH組masson染色病理學改變(×400);圖4 CLP組masson染色病理學改變(×400)

2.3 兩組大鼠心肌組織TNF-α及TLR4表達比較 免疫熒光染色后(棕黃色胞漿為陽性細胞)，心肌組織TNF-α表達陽性細胞數量：SH組數量較少(圖5)，而CLP組數量顯著增多(圖6)。心肌組織TLR4表達陽性細胞數量：SH組數量較少(圖7)，而CLP組數量顯著增多(圖8)。蛋白定量分析結果顯示，心肌組織CLP組大鼠的TNF-α及TLR4表述水平較SH組顯著，差異均有顯著統計學意義(P＜0.01)，見表2。

圖5 SH組心肌組織TNF-α表達(×400)；圖6 CLP組心肌組織TNF-α表達(×400)；圖7 SH組心肌組織TLR4表達(×400)；圖8 CLP組心肌組織TLR4表達(×400)

表2 兩組大鼠心肌組織TNF-α及TLR4表達水平比較(±s)

表2 兩組大鼠心肌組織TNF-α及TLR4表達水平比較(±s)

組別SH組CLP組t值P值例數20 20 TNF-α(ng/mL) 8.99±0.52 23.71±1.59 7.521＜0.01 TLR4 11.32±2.51 38.03±5.02 8.138＜0.01

3 討 論

膿毒癥是宿主對感染的特異性反應導致的威脅生命的器官功能障礙[4]，心肌損傷即是其表現之一，發生率很高，進展迅速，直接影響膿毒癥患者臨床預后。膿毒癥心肌損傷的主要表現為：心臟收縮和舒張功能損害，以心臟擴大、左室射血分數下降為主要特征[5]。BNP和CTnI是臨床常用的評估心功能不全及心肌損傷的標志物，在膿毒癥患者中，其水平明顯升高，被證實是可評估膿毒癥患者心肌損傷的標志[6]。膿毒癥心肌損傷在光鏡下表現為心肌纖維斷裂現、肌膜細胞增生、心肌細胞空泡變性等[7]。

本研究通過CLP法制作膿毒癥模型，結果顯示大鼠CLP組大鼠血清BNP、cTnI水平顯著升高(P＜0.01)，病理學檢查HE染色及Masson染色均提示心肌損傷表現。同時，心肌組織TNF-α表達也明顯升高(P＜0.01)，提示心肌局部炎癥反應的存在。而SH組相應指標正常，結果表明膿毒癥心肌損傷模型制作成功。

引起心肌損傷的機制復雜，且尚未完全明確，目前認為可能的機制包括[8-9]：(1)細菌毒素、細胞因子作用；(2)線粒體功能障礙；(3)心肌細胞內Ca2+超載；(4)心肌細胞凋亡；(5)腎素-血管緊張素系統激活等。本研究發現：CLP組大鼠心肌組織TLR4表達顯著高于SH組(P＜0.01)。提示心肌TLR4表達升高在膿毒癥心肌損傷發病機制中可能起重要作用。

TLR4在人體內分布廣泛，主要表達在參與宿主防御功能的細胞上，主要分布在外周血白細胞和淋巴組織的中，在心肌細胞和微血管內皮細胞中也有分布[10]，TLR4在心血管方面的作用包括：動脈粥樣硬化、心肌缺血/再灌注損傷、心力衰竭等[3]。

在膿毒癥心肌損傷方面，TLR4的主要作用機制可能是：(1)TLR4介導的信號通路激活NF-κB，導致TNF-α、IL-1炎癥介質增加，發生SIRS，最終導致膿毒癥及MODS[11]。TNF-α等炎癥介質可通過直接損傷心肌纖維、降低β-腎上腺素能受體敏感性、降低鈣離子敏感度、促使氧自由基生成及誘導心肌細胞凋亡參與心室重塑等作用而導致心肌損傷[12-13]；(2)TLR4能通過作用于凋亡相關基因Bcl-2/Bax、p53、Fas/FasL等促進心肌細胞凋亡，加重心肌的損傷[14]。

本研究表明，膿毒癥大鼠心肌TLR4表達升高，在膿毒癥心肌損傷中可能起重要作用，通過調控TLR4表達，對于防止膿毒癥心肌損傷發生可能有重要臨床指導價值。

[1]Vieillard-Baron A,Caille V,Charron C,et a1.Actual incidence of global left ventricular hypokinesia in adult septic shock[J].Crit Care Med,2008,36(6):1701-1706.

[2]沈婷,白建文.Toll樣受體4與膿毒癥關系的研究進展[J].上海交通大學學報(醫學版),2011,31(2):243-247.

[3]楊海燕,李玉光.Toll樣受體4與心血管疾病[J].醫學綜述,2012,18 (6):810-813.

[4]Singer M,Deutschman CS,Seymour CW,et al.The third international consensus de finitions for sepsis and septic(Sepsis-3)[J].JAMA, 2016,315(8):801-810.

[5]趙擎宇,賈清顏.感染性休克患者的血流動力學特點及意義[J].中華急診醫學雜志,2002,11(3):179-181.

[6]陸潔,巢娟芬.心肌損傷標記物對膿毒癥心肌損傷的診斷價值[J].江蘇醫藥,2014,40(9):1058-1059.

[7]張麗娜,艾宇航,郭曲練,等.膿毒癥相關性腦病大鼠動物模型的建立[J].中華急診醫學雜志,2013,22(7):731-736.

[8]吳丹,金國強.膿毒癥心肌損害發病機制研究進展[J].南昌大學學報(醫學版),2010,50(12):119-122.

[9]田慈,謝苗榮.膿毒癥心肌損傷機制的研究進展[J].臨床和實驗醫學志,2013,12(2):148-150.

[10]Bachar O,Adner M,Uddman R,et al.Toll-like receptor stimulation induces airway hyper-responsiveness to bradykinin,an effect mediated by JNK and NF-kappa B signaling pathways[J].Eur J Immunol, 2004,34(4):1196-1207.

[11]Tsujimoto H,Ono S,Efronp PA,et a1.Role of toll-like receptors in the development of sepsis[J].Shock,2008,29(3):315-321.

[12]Prabhu SD,Chandrasekar B,Murray DR.Beta-adrenergic blockade in developing heart failure:effects on myocardial inflammatory eytokines,nitric oxide,and remodeling[J].Cireulation,2000,101(17): 2103-2109.

[13]Candia AM,Villacorta H Jr,Mesquita ET.Immune-inflammatory activation in heart failure[J].Arq Bras Cardiol,2007,89(3):183-190, 201-208.

[14]Ma Y,Liu H,Thiesen HJ,et al.Fas ligation on maerophages enhances IL-1 R1-Toll-like receptor 4 signaling and promotes chronic inflammation[J].Nat Immunol,2004,5(4):380-387.

Effect of TLR4 in myocardial tissue of septic rats.

ZHENG Xiao-li,CHEN Fang,ZHANG Xiao-qiao,LIU Bo-yi. Department of Geriatric Medicine＆General Medicine,Shiyan Taihe Hospital/the Affiliated Hospital of Hubei University of Medicine,Shiyan 442000,Hubei,CHINA

ObjectiveTo investigate the expression of Toll-like receptor 4(TLR4)in myocardial tissue of septic rats,and it’s roles on sepsis-induced myocardial injury in rats.MethodsForty healthy male Wistar rats were randomly divided into sham group(SH group,n=20)and sepsis group(CLP group,n=20).The sepsis models were established by cecal ligation and puncture(CLP).The levels of serum brain natriuretic peptide(BNP)and cardiac troponin I (cTnI)were detected after 24 hours.The myocardial tissue pathological changes and the expression levels of tumor necrosis factorα(TNF-α),TLR4 in myocardial tissue were observed.ResultsIn CLP group,myocardial tissue was seriously injured(myocardial edema and inflammatory cell infiltration,loose and disorganized myocardial cell structure). The levels of serum BNP,cTnI in CLP group were increased than those in SH group,with BNP(5.33±0.26)ng/mLvs(1.05±0.19)ng/mL and cTnI(3.89±0.13)ng/mLvs(0.87±0.07)ng/ml,allP＜0.01.The levels of myocardial TNF-α, TLR4 in CLP group were increased than those in SH group,with TNF-α(23.71±1.59)ng/mLvs(8.99±0.52)ng/mL and TLR4(38.03±5.02)vs(11.32±2.51),allP＜0.01.ConclusionThe expression of TLR4 increased in myocardial tissue of septic rats,and TLR4 may play an important role in the pathogenesis of sepsis-induced myocardial injury.

Wistar rats;Sepsis;Myocardial injury;Toll-like receptor 4(TLR4)

R-332

A

1003—6350（2017）06—0872—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.06.003

2016-10-11)

劉伯毅。E-mail：liuboyi66@163.com