腺苷1型受体在慢性心肾综合征水钠潴留中作用机制初探
背景:心肾综合征(Cardiorenal Syndrome,CRS)是同时累及心脏和肾脏的一大组疾病的统称,包括心脏(或肾脏)的急性或慢性功能不全导致肾脏(或心脏)的急性或慢性功能不全,或者共同因素同时导致心脏和肾脏的结构和功能损害。心功能和肾功能之间有着紧密联系,心肾同时受累,大大增加了疾病的诊治难度和死亡率1,2。根据2010年ADKI(Acute Dialysis Quality Initiative)共识,心肾综合征共分为5型3。CRS的病理生理机制尚未完全阐明,各型CRS在病生理机制上存在共同特征,可分为血流动力学机制与非血流动力学机制4。其中血流动力学机制的核心是水钠潴留和容量负荷增加,而非血流动力学机制包括肾素-血管紧张素-醛固酮系统(Renin-Angiotensin-Aldosterone System,RAAS)和交感神经系统激活、氧化应激、炎症反应等。 目前CRS动物模型多采用心肾手术构建、以急性变化为主,没有很好的模拟病理生理机制的慢性CRS动物模型,限制了对其病生理机制的探究。高醛固酮高盐饮食(DOCA-Salt)小鼠模型模拟了盐敏感高血压的病生理状态,前期我们观察到肾脏结构和功能的损害。本研究试图探索该模型是否同时存在心脏损害,从而为探究CRS机制提供平台。 腺苷1型受体(Adenosine A1 Receptor, A1AR)通过调节肾脏管球反馈、促进心脏释放心房利钠肽(Atrial Natriuretic Peptide,ANP)调控水盐负荷;在非血流动力学机制方面,A1AR对RAAS起到直接抑制作用、对炎症和凋亡起到调节作用。但目前没有研究系统地探索在DOCA-Salt小鼠模型上A1AR对于心肾损害的意义。前期我们观察到A1AR主要通过血流动力学因素保护DOCA-Salt小鼠肾脏结构和功能,本研究试图通过血流动力学机制和非血流动力学机制两方面探索A1AR对DOCA-Salt小鼠心脏损害是否同样具有保护作用。 目的: 1.观察DOCA-Salt小鼠心脏损害,探索DOCA-Salt模型作为慢性CRS模型的可能性; 2.探索A1AR在DOCA-Salt小鼠水钠潴留中的作用; 3.探索A1AR在DOCA-Salt小鼠心肌肥大、心肌组织微血管密度、炎症和纤维化中的作用。 方法及结果: 1.DOCA-Salt小鼠心脏损害在C57BL/6J野生型小鼠上,行左肾切除术,术中于左肾窝埋置醋酸脱氧皮质酮(Deoxycorticosterone Acetate,DOCA)缓释药片,术后予高盐饮食,建立DOCA-Salt小鼠模型。采用尾套法测量血压、心率,观察到DOCA-Salt小鼠心率随实验周数显著下降(0周685.8±25.4 vs.8周526.6±103.9次/分,P<0.01),平均动脉压显著上升(0周74.6±4.4 vs.8周88.5±6.5 mmHg,P<0.01)。分别于第4周和第8周处死小鼠,并留取心脏标本,称量全心重量,观察到第8周时心脏重量指数显著增加(7.05±0.83 vs.5.16±0.20mg/g,P=0.007)。常规HE染色观察心肌组织镜下改变并测量左心室厚度无显著变化。Van Gieson胶原染色观察心肌组织纤维化程度,发现从第4周起出现局灶性间质纤维化;运用Realtime PCR方法分析转化生长因子-β1(Transforming Growth Factor-β1,TGF-β1)、胶原纤维1(Collagen1)在实验组和对照组间无差异。CD34免疫组化染色观察并分析心肌微血管密度,发现第4周时微血管密度显著增加([1.01±0.003]% vs.[0.59±0.001]%,P=0.030),第8周时微血管密度较对照组无显著变化。CD68免疫组化染色观察并分析巨噬细胞浸润程度,发现DOCA-Salt小鼠巨噬细胞浸润程度与对照组无差异;运用Realtime PCR方法分析趋化因子2(Chemokine C-Cmotif ligand2,CCL2)mRNA表达水平也无差异。 2.DOCA-Salt小鼠水盐负荷在第0、4、8周用代谢笼留24h尿,观察到DOCA-Salt小鼠24h尿量(0周1173±464 vs.4周3606±2359 vs.8周7635±3017μl,两两比较P<0.05)及24h尿钠排出量(0周133.3±39.5 vs.4周798.4±719.4 vs.8周1788±854.0μmol/d,两两比较P<0.05)随实验周数显著增加,尿渗透压(0周1801±642 vs.4周910±213mOsm/kg H2O,P<0.05;0周1801±642 vs.8周860±233mOsm/kg H2O,P<0.05)显著下降。Realtime PCR方法观察到心肌组织Corin和ANP mRNA表达在第4周显著增加,分别为31.9倍(P=0.005)和180.7倍(P=0.030),第8周时与对照组无差异。 Realtime PCR方法观察到DOCA-Salt小鼠心肌组织腺苷合成酶CD73 mRNA表达从第4周起显著上调(4周18.79倍,P=0.001;8周8.28倍,P=0.036),A1ARmRNA第8周开始出现显著上调(12.12倍,P=0.013),但Western Blot方法没有观察到A1AR蛋白表达水平的显著变化。 3.A1AR在DOCA-Salt小鼠心脏损害中的作用建立A1AR-/-DOCA-Salt小鼠模型,观察到A1AR-/-DOCA-Salt小鼠心率随实验周数下降(4周636±64.2 vs.0周696.7±35.2,P<0.05),平均动脉压无显著变化。24h尿量相对于野生型实验组显著增加(7003±3742 vs.3606±2359μl,P<0.05),24h尿钠排出量较对照增加(1246.5±859.8 vs.146.6±71.2μmol/d, P<0.05),尿渗透压较对照下降(702±165 vs.1394±397mOsm/kg,P<0.05)。心肌组织ANPmRNA表达显著上调(12.65倍,P=0.026),Corin mRNA表达在实验组与对照组间无差异。 A1AR-/-DOCA-Salt小鼠第4周心脏重量指数及左心室厚度无显著变化;心肌组织微血管密度无显著升高;心肌巨噬细胞浸润程度、CCL2 mRNA表达水平在实验组与对照组间无差异;仅1只(共6只)小鼠心脏出现局灶性间质纤维化,TGF-β1和Collagen1 mRNA表达水平在实验组与对照组间无差异。 结论:本实验条件下 1.DOCA-Salt小鼠血压升高,心率下降,早期(4周)心脏微血管密度显著增加、出现局灶性间质纤维化,晚期(8周)心脏重量指数显著增加。结合前期研究观察到肾脏损害,DOCA-Salt小鼠存在心肾共同损害,可作为慢性CRS模型。 2.DOCA-Salt小鼠血压升高,提示存在水钠潴留,其水盐负荷受到相关因素调节:心脏CD73-A1AR和Corin-ANP通路激活,ANP限制水和钠的重吸收;24h尿量和24h尿钠排出量显著增加;前期研究观察到肾脏CD73-A1AR通路激活,提示管球反馈持续激活。A1AR-/-DOCA-Salt小鼠管球反馈丧失,24h尿量显著增加,血压较基线和对照组均无升高,提示A1AR加重水钠潴留。 3.A1AR-/-DOCA-Salt小鼠早期(4周)出现局灶性间质纤维化,心脏重量指数和微血管密度无显著变化。未观察到A1AR在DOCA-Salt小鼠模型中对心肌肥大、炎症和纤维化的明确保护作用。
心肾综合征;水钠潴留;腺苷1型受体;病理生理;血流动力学;动物模型
中国医学科学院;清华大学医学部;北京协和医学院
博士
临床医学
毕增祺;陈丽萌;陈未
2015
中文
R692.02;R363.2
87
2015-11-02(万方平台首次上网日期,不代表论文的发表时间)