Rho激酶在模擬失重所致大鼠動脈收縮反應變化中的作用.pdf

1、航天飛行中微重力環(huán)境可引起機體心血管系統(tǒng)發(fā)生一系列適應性改變,待航天員返回地面1G重力環(huán)境或受到其它立位應激時,即可引起一系列心血管失調反應的發(fā)生,主要表現(xiàn)為飛行后立位耐力不良及運動能力下降。目前,關于航天飛行后心血管失調(postflightcardiovasculardysfunction,PFCD)的機理尚未完全闡明,因此,其仍是重力生理學領域研究的重點問題之一。航天員暴露于微重力環(huán)境時,體液由于失去重力的作用而發(fā)生頭向轉移,表現(xiàn)

2、為上半身體液相對增多,而下半身相對減少,人體位于地面1G重力環(huán)境時的流體靜壓梯度消失及血流動力學改變,最終引起機體動脈血管系統(tǒng)發(fā)生一系列結構與功能重建。大量臥床實驗及飛行后人體實驗結果均提示,動脈血管系統(tǒng)收縮反應異常可能是引起PFCD的主要原因之一。因此,本研究主要關注引起失重/模擬失重致動脈血管收縮反應改變的機制,以期為闡明PFCD的發(fā)生機理及進一步提出新的行之有效的對抗措施提供依據(jù)。
　　大量血管生物學研究表明,Rho激酶(R

3、hokinase,Rho-associatedcoiled-coilformingkinase,ROCK)在血管平滑肌細胞(vascularsmoothmusclecells,VSMCs)收縮功能的調節(jié)中發(fā)揮了重要作用。ROCK是RhoA的首要效應分子,并可接受Rho蛋白家族其他成員的調節(jié)。研究表明,ROCK接受RhoA的活化信號被激活后,可作用于肌球蛋白輕鏈磷酸酶(myosinlightchainphosphatase,MLCP)使其

4、磷酸化,從而抑制MLCP的活性,進而解除其對肌球蛋白輕鏈(myosinlightchain,MLC)的脫磷酸化作用,從而增強VSMCs的收縮。同時,近年研究發(fā)現(xiàn),ROCK也可直接作用于MLC使其磷酸化,從而發(fā)揮介導收縮的作用。目前,有關ROCK參與高血壓、動脈粥樣硬化等多種心血管疾病中血管收縮反應異常調節(jié)的作用已得到廣泛證實,但有關其在失重/模擬失重致機體動脈血管系統(tǒng)收縮功能改變中的作用研究相對較少,且尚無明確結論。
　　包括本實

5、驗室在內的國內外多家實驗室前期研究發(fā)現(xiàn),模擬失重可致大鼠動脈血管系統(tǒng)收縮功能發(fā)生區(qū)域特異性改變,但相關研究主要集中在腦部及后身阻力血管,關于彈力型大動脈及肌型中動脈的研究相對較少且結果尚存爭議。因此,本研究采用4周尾部懸吊模擬失重大鼠模型,以彈力型大動脈(頸總動脈、胸主動脈、腹主動脈)及肌型中動脈(股動脈)為研究對象,通過離體血管環(huán)功能實驗觀察其受體及非受體介導的收縮反應的變化特點以及ROCK特異性抑制劑Y-27632對其收縮功能的影響

6、。同時,通過免疫蛋白印跡技術、免疫組織化學染色(immunohistochemistry,IHC)及ROCK活性檢測等實驗方法檢測ROCKII的表達及ROCK的活性變化,探討ROCK的表達或活性改變與模擬失重大鼠動脈血管收縮功能變化的關系。
　　本研究主要結果如下:
　　(1)模擬失重致大鼠動脈血管收縮功能發(fā)生區(qū)域特異性改變
　　離體血管環(huán)功能實驗結果發(fā)現(xiàn),在大鼠前身動脈,與對照組(CON)大鼠相比,懸吊組(HU)大鼠

7、胸主動脈苯腎上腺素(phenylephrine,PE)及KCl介導的收縮反應均顯著增強,而頸總動脈則僅表現(xiàn)出增強趨勢,并無顯著統(tǒng)計學差異。在大鼠后身動脈,與CON大鼠相比,HU大鼠腹主動脈及股動脈PE及KCl介導的收縮反應均顯著降低。
　　(2)Y-27632顯著縮小模擬失重大鼠與正常大鼠之間動脈收縮反應的差異
　　利用Y-27632阻斷ROCK作用后,模擬失重大鼠與正常大鼠之間相應動脈PE及KCl介導的收縮反應的差異均顯著

8、降低。在大鼠前身動脈,Y-27632基本完全消除頸總動脈及胸主動脈PE及KCl介導的收縮反應的組間差異。而在大鼠后身動脈,Y-27632顯著縮小腹主動脈及股動脈收縮反應的組間差異。同時,與應用Y-27632之前相比,上述動脈收縮反應組間差異出現(xiàn)時所需血管收縮劑濃度較高,均表現(xiàn)出“遲滯效應”。
　　(3)模擬失重致大鼠動脈血管ROCKII的表達及ROCK活性發(fā)生不同變化
　　免疫蛋白印跡及IHC實驗結果表明,與CON大鼠相比,

9、HU大鼠頸總動脈及股動脈ROCKII表達顯著降低,胸主動脈ROCKII表達無明顯改變,而腹主動脈ROCKII表達顯著增加。ROCK活性檢測實驗結果表明,與CON大鼠相比,HU大鼠頸總動脈、腹主動脈及股動脈肌球蛋白輕鏈磷酸酶靶亞基(myosinlightchainphosphatasetarget-1,MYPT-1)的Thr696位點磷酸化程度顯著降低,而胸主動脈該位點磷酸化程度顯著增強。MLCSer19位點的磷酸化檢測實驗結果表明,與C

10、ON大鼠相比,該位點的磷酸化水平在HU大鼠頸總動脈無顯著變化,在胸主動脈顯著增強,而在腹主動脈及股動脈則顯著降低。
　　以上結果表明,模擬失重可導致大鼠胸主動脈及后身動脈(腹主動脈、股動脈)收縮功能分別發(fā)生增強和減弱的變化,而致頸總動脈收縮功能表現(xiàn)出增強趨勢,且阻斷ROCK作用可顯著縮小甚至完全消除模擬失重大鼠與正常大鼠之間動脈收縮反應的差異,提示ROCK參與了模擬失重大鼠動脈血管收縮功能變化的調節(jié)。同時,ROCK的表達及活性在模