腹腔注射去甲腎上腺素小鼠心肌組織形態學、容積調節性氯離子通道蛋白3表達變化及其意義

陳夢青，黃丹,2，孫宇，汪帥，李春梅

(1 廣東藥科大學，廣州510006；2 湖南中醫藥高等專科學校)

心肌肥厚是心肌梗死、心律失常、心絞痛、心衰等心血管疾病的主要危險因素，但其發生發展的機制尚不清楚[1～3]。容積調節性氯離子通道蛋白3(ClC-3)是電壓門控氯離子通道基因家族成員，在心房和心室細胞中的含量豐富[4]。我們的前期研究[5]顯示，在兒茶酚胺類物質去甲腎上腺素(Norepinephrine,NE)誘導的大鼠心肌細胞心肌肥厚模型中，ClC-3表達顯著降低。本研究觀察了腹腔注射NE及其拮抗劑酚妥拉明(Phentolamine，Phe)對小鼠心肌組織形態學的影響，并檢測心肌細胞內ClC-3及心肌肥厚標志物心房鈉尿肽(ANF)的表達，以探討NE誘導小鼠心肌肥厚的機制。

1 材料與方法

1.1 小鼠及主要試劑 C57BL/6小鼠購自北京維通利華實驗動物技術有限公司，動物合格編號：SCXK(京)2012-0001，飼養于SPF級環境中。NE、Phe購自美國Sigma公司。TRIzol購自TaKaRa生物公司。PCR引物由生工生物工程有限公司設計并合成，Prime ScriptTMRT Reagent及SYBR PCR Mix購自ToYoBo公司。

1.2 小鼠分組及給藥方法 選取27只六周齡雄性C57BL/6小鼠并隨機分為NE組、Phe+NE組、對照組，每組9只。NE組小鼠每天腹腔注射NE(2 mg/kg)；Phe+NE組小鼠每天先腹腔注射Phe(8 mg/kg)，2 h后再腹腔注射NE(2 mg/kg)[6,7]；對照組小鼠每天腹腔注射等量生理鹽水。

1.3 各組小鼠心臟指數測算及心肌組織形態學觀察 所有藥物連續注射7 d后，測算各組小鼠心臟指數并觀察心肌組織形態學變化。①各組小鼠給藥結束后禁食1 d，記錄其體質量，然后用10%水合氯醛麻醉，用眼科剪及鑷子迅速取出心臟組織，清洗并稱量心臟重量，計算心臟指數。心臟指數=心臟重量/體質量。②取心肌組織，用4%甲醛液固定，制成石蠟切片，60 ℃烘烤2 h，常規脫蠟，HE染色，脫水，封片，顯微鏡下觀察并拍照。

1.4 各組小鼠心肌組織中ClC-3和ANF mRNA的檢測 取各組小鼠心肌組織，冰上剪碎，用預冷PBS清洗至上清澄清，TRIzol法提取心肌組織總RNA，逆轉錄合成cDNA，以GAPDH為內參，Real-time PCR法檢測心肌組織ClC-3和ANF mRNA的相對表達量。引物序列如下：ClC-3上游引物5′-CCCGAGGTGGAGAGAGACTGCT-3′,下游引物為5′-CCGGCTTTCAGAGAGGTTACG-3′；ANF上游引物為5′- TAGGAGACAGTGACGGACAA-3′,下游引物為5′-GAAGAAGCCCAGGGTGAT-3′； GAPDH上游引物為5′-GGCATGGACTGTGGTCATGA -3′,下游引物為5′-TTCACCACCATGGAGAAGGC-3′。PCR反應體系：SYBR MIX 10 μL、上游引物1 μL、下游引物1 μL、cDNA 2 μL、ddH2O 6 μL。以2-ΔΔCt表示目的基因mRNA的相對表達量。

1.5 各組小鼠心肌組織中ClC-3蛋白的檢測 采用Western blotting法。取各組小鼠心肌組織，冰上剪碎，用預冷的PBS清洗至上清澄清，按50 mg/mL加入裂解液，冰上勻漿后4 ℃、12 000 r/min離心12 min，取上清，BCA法定量。制備10% SDS-PAG，電泳分離蛋白，電轉移至PVDF膜上，脫脂奶粉封閉2 h，一抗4 ℃孵育過夜，二抗室溫孵育1 h，ECL發光液浸泡1 min后，以GAPDH為內參，采用凝膠成像系統檢測各組小鼠心肌組織中ClC-3蛋白的相對表達量。ClC-3蛋白的相對表達量=ClC-3蛋白的平均光密度值/GAPDH蛋白的平均光密度值。

2 結果

2.1 各組小鼠心臟指數比較及心肌組織形態學變化 ①NE組、Phe+NE組、對照組小鼠心臟指數分別為5.22±0.46、4.80±0.23、4.61±0.25，NE組與Phe+NE組、對照組相比，P均<0.05。②NE組小鼠心肌細胞和心肌肌束排列異常，心肌細胞及細胞核異常肥大、變形，細胞核聚集，出現明顯的心臟重構、心肌細胞增大現象，提示小鼠出現心肌肥厚；Phe+NE組、對照組小鼠心肌細胞正常，心肌細胞排列有序，無核聚集現象，見圖1。

2.2 各組小鼠心肌組織中ClC-3和ANF mRNA的表達比較 NE組、Phe+NE組、對照組小鼠心肌組織中ClC-3 mRNA的相對表達量分別為0.50±0.10、1.16±0.38、1.00±0.00，NE組與Phe+NE組、對照組相比，P均<0.01。NE組、Phe+NE組、對照組小鼠心肌組織中ANF mRNA的相對表達量分別為2.95±1.78、1.96±0.75、1.00±0.00，NE組與Phe+NE組、對照組相比，P均<0.05。

2.3 各組小鼠心肌組織ClC-3蛋白的表達比較 NE組、Phe+NE組、對照組小鼠心肌組織中ClC-3蛋白的相對表達量分別為0.46±0.02、0.68±0.02、0.69±0.04，NE組與Phe+NE組、對照組相比，P均<0.05。

3 討論

心肌肥厚是威脅人類健康的常見疾病，主要的病理變化表現為心肌重構，包括心臟重量增加、心肌細胞體積增大、心臟成纖維細胞增殖、心間質纖維化和ANF、腦鈉肽、β-肌球蛋白重鏈等心肌肥厚標志物的升高[8]。心肌肥厚的發生機制十分復雜，人們對心肌肥厚發生的確切分子機制仍不清楚。研究[9]顯示，誘導心肌肥厚發生的因素有很多，兒茶酚胺、機械性因素、神經體液、細胞因子、血流動力學等因素都能誘導心肌肥厚的發生。研究[10]表明，NE刺激可導致大鼠心肌肥厚和纖維化的發生。NE作為交感神經末梢釋放的重要遞質，可通過α-腎上腺素能受體介導心肌肥厚及ANF的表達升高。本研究發現，小鼠連續腹腔注射NE 7 d后心臟指數顯著升高，組織形態學觀察顯示小鼠出現明顯的心臟重構、心肌細胞增大現象，且心肌肥厚標志物ANF mRNA顯著升高，而NE拮抗劑Phe的加入能明顯改善這一現象。

研究[11]表明，容積調節性氯離子通道參與了心肌細胞容積調節和細胞凋亡，對缺血的心肌細胞具有保護作用。ClC-3是容積調節性氯離子通道基因家族成員之一，在各類動物體內廣泛表達。研究[4]表明，ClC-3可以通過容積調節性氯離子電流參與細胞容積調節，從而調節細胞興奮性、細胞遷移、細胞器酸化、細胞的增殖與分化等。Xiong等[12]發現，特異性敲除小鼠心臟ClC-3基因會誘導心肌肥厚和心力衰竭的發生發展，提示ClC-3與心肌肥厚的發生有一定關系。另外，在擴張型心肌病的犬和主動脈結扎誘導的心肌肥厚小鼠中，均發現心肌細胞的容積調節性氯離子電流持續激活。因此，我們課題組前期進行了細胞研究[5]，發現在NE誘導的大鼠心肌細胞中，ClC-3的表達明顯降低?，F進一步進行動物實驗，結果發現，連續注射NE 7 d后，NE組小鼠心肌細胞和心肌肌束排列異常，心肌細胞及細胞核異常肥大、變形，細胞核聚集，出現明顯的心臟重構、心肌細胞增大現象，提示NE可誘導小鼠出現心肌肥厚。進一步檢測發現，與對照組相比，NE組小鼠心肌組織中ClC-3 mRNA和蛋白的表達均顯著降低，而Phe能拮抗此作用，進一步驗證ClC-3的降低與NE誘導的心肌肥厚有一定的關系。

綜上所述，NE可誘導小鼠心肌肥厚，其機制可能與其抑制ClC-3 mRNA和蛋白的表達有關。