一氧化氮在防止心肌肥厚反應中的作用及其機

1、    一氧化氮在防止心肌肥厚反應中的 作用及其機        摘要本工作從整體和細胞水平探討一氧化氮（NO）在防止心肌肥厚反應中的作用及其機制。壓力超負荷心肌肥厚大鼠左心室肌NO含量減少。內源性NO可能通過非cGMP依賴機制減輕壓力超負荷引起的心肌肥厚。在培養(yǎng)的新生大鼠心肌細胞中血管緊張素（A）、內皮素-1（ET-1）和去甲腎上腺素（NE）通過各自的受體和偶連的G蛋白，一方面引起心肌細胞肥大；另一方面抑制一氧化氮合酶（NOS）活性和NO生成。心肌細胞和非心肌細胞

2、均有內皮型NOS（eNOS）基因表達，A、ET-1和NE可抑制心肌細胞eNOS基因表達。外源性NO可防止A、ET-1和NE誘導的心肌細胞肥大反應。內源性和外源性NO均可抑制A和ET-1誘導的心肌細胞原癌基因c-fos的表達，其作用機制可能與蛋白激酶C這一環(huán)節(jié)有關。關鍵詞一氧化氮；心肌肥厚；壓力超負荷；血管緊張素；內皮素-1；去甲腎上腺素學科分類號Q463；R364.31The Role of Nitric Oxide in the Prevention of Myocardial Hypertrophic Response and Its MechanismsZHAN Chang-De(Dep

3、artment of Physiology, Sun Yat-sen University of Medical Sciences, Guangzhou 510089)AbstractThis study investigated the role of nitric oxide(NO) in the prevention of myocardial hypertrophic response and its mechanisms. Left ventricular NO content decreases in the pathophysiogenesis of myocardial hyp

4、ertrophy induced by pressure overload. Endogenous NO may attenuate cardiac hypertrophy induced by pressure overload, independent of cGMP mechanism. Angiotensin (A), endothelin-1(ET-1) and norepinephrine(NE) can inhibit NOS activity and NO production, and induce hypertrophic response in cultured neon

5、atal rat cardiomyocytes; these effects of A, ET-1 and NE are mediated respectively by A receptor, ETA receptor and 1-adrenergic receptor; these effects of AII and ET-1 are mediated by PTX-sensitive G protein, whilethe effects of NE are mediated by PTX-insensitive G protein. eNOS gene is expressed in

6、 cultured neonatal rat cardiac myocytes and nonmyocytes. A, ET-1 and NE can inhibit eNOS gene expression in cardiomyocytes. Exogenous NO can prevent hypertrophic response induced by A, ET-1 and NE in cardiomyocytes. Both endogenous and exogenous NO can inhibit the expression of proto-oncogene c-fos

7、induced by A and ET-1, which may be involved in protein kinase C. Key wordsNitric oxide; Cardiac hypertrophy; Pressure overload; Angiotensin ; Endothelin-1; Norepinephrine心肌肥厚是各種因素引起心肌工作超負荷的一種適應性反應。心臟對工作超負荷的反應首先是收縮功能的改變，然后誘導編碼蛋白質的基因表達。血流動力學和非血流動力學因素都參與心肌肥厚的發(fā)生。心臟壓力超負荷、血管緊張素和內皮素-1及兒茶酚胺是致心肌肥厚的重要因素1。我們認

8、為，在心肌肥厚的發(fā)生和發(fā)展過程中，除了致心肌肥厚的因素外，機體必然有一些防止心肌肥厚發(fā)生和發(fā)展的因子。內皮舒張因子一氧化氮（nitric oxide，NO）很可能是重要的候選因子之一。心肌細胞亦含有一氧化氮合酶（NOS）2。心臟中NO除引起冠脈舒張、冠脈血流量增加和心肌收縮力下降外，可能在防止心肌肥厚反應中起重要作用。一、壓力超負荷大鼠左心室肌一氧化氮和環(huán)磷酸鳥苷含量的變化主動脈縮窄大鼠術后1周, 明顯形成高血壓和心肌肥厚; 術后8、12周動脈血壓比1、4周進一步升高, 但心肌肥厚未見進一步增加。心臟壓力超負荷雖然是觸發(fā)心肌肥厚反應最重要的因素, 但非血流動力學因素如神經、體液和各種生長因子都

9、參與心肌肥厚的發(fā)生和發(fā)展。我們觀察到，在壓力超負荷心肌肥厚反應過程中，左心室肌NO含量和cGMP含量的變化并不一致：心肌NO含量下降，cGMP含量增加。最近有文獻指出，cGMP和NO含量的相關特異性不高，NO的效應也并非完全與cGMP相聯(lián)系，而且cGMP還受NO以外的心鈉素、緩激肽、前列腺素及一氧化碳等的影響3。二、內源性一氧化氮在高血壓心肌肥厚中的作用腹主動脈縮窄壓力超負荷4周大鼠,動脈血壓明顯升高,左心室明顯肥厚和左心室肌NO含量明顯減少; 口服L-精氨酸可使心肌肥厚明顯減輕, 左心室肌NO含量顯著升高, 但不改變主動脈縮窄引起的血壓升高,給予NOS抑制劑L-NAME可阻斷這些作用。腹主動

10、脈縮窄性高血壓大鼠，不論是否給予L-精氨酸或L-NAME，也不論左心室NO水平的高低，左心室cGMP水平明顯高于假手術組大鼠。內源性NO防止心肌肥厚的作用可能是通過L- 精氨酸-NO 途徑實現(xiàn)的，不依賴cGMP機制4。三、內皮型一氧化氮合酶基因在大鼠心肌細胞中的表達用逆轉錄聚合酶鏈式反應（RT-PCR）檢測內皮型一氧化氮合酶（eNOS）基因（以GAPDH為內標）的表達，觀察到：在新生大鼠心、腎、腦等組織皆有eNOS基因表達，其中腦組織的表達最強、腎臟次之、心臟較少；在培養(yǎng)的新生大鼠心肌細胞和非心肌細胞中，檢測到eNOS基因的表達，在心肌細胞的表達高于在非心肌細胞；培養(yǎng)基中不同的血清濃度對心肌細

11、胞和非心肌細胞的eNOS基因表達沒有明顯影響5。與對照組相比，血管緊張素6、內皮素-1和去甲腎上腺素作用6h、12h和24h，心肌細胞eNOS mRNA水平顯著減少,且呈時間依賴性。四、一氧化氮在防止心肌細胞肥大中的作用(一)一氧化氮在防止血管緊張素誘導培養(yǎng)心肌細胞肥大中的作用血管緊張素可使心肌細胞蛋白質含量顯著增加、心肌細胞NOS活性和培養(yǎng)液NO濃度明顯降低。Saralasin和百日咳毒素（PTX）可抑制血管緊張素誘導的蛋白質含量增加、心肌細胞NOS活性減弱和培養(yǎng)液NO濃度降低。硝普鈉提高心肌細胞培養(yǎng)液中的NO濃度，抑制血管緊張素誘導的心肌細胞蛋白質含量增加。血管緊張素通過與百日咳毒素敏感G

12、蛋白偶聯(lián)的血管緊張素受體途徑，一方面引起心肌肥大反應，另一方面抑制心肌細胞NOS活性和減少NO生成7。(二)一氧化氮在防止內皮素-1誘導培養(yǎng)心肌細胞肥大的作用內皮素可抑制心肌細胞NOS活性、NO生成和誘導心肌細胞肥大反應；內皮素-1的這些作用是通過ETA受體和PTX敏感的G蛋白介導；外源性NO可防止內皮素-1誘導的心肌細胞肥大反應。近來發(fā)現(xiàn)，G蛋白偶聯(lián)受體激動劑如血管緊張素、內皮素-1等可通過絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）促進細胞生長8。最近有報道，NO可通過抑制內皮素-1刺激PKC/MAPK活性的作用而終止內皮素-1的生理信息傳遞，抑制內皮素-1促進血管平滑肌細胞增殖的作用9。(三)一氧化氮

13、在防止去甲腎上腺素誘導培養(yǎng)心肌細胞肥大中的作用去甲腎上腺素可抑制心肌細胞NOS活性、NO生成和誘導心肌細胞肥大反應，去甲腎上腺素的這些作用是通過1-腎上腺素受體和PTX不敏感的G蛋白介導，外源性NO可防止去甲腎上腺素誘導的心肌細胞肥大反應。五、一氧化氮抑制血管緊張素或內皮素-1誘導心肌細胞原癌基因c-fos的表達在原代培養(yǎng)的新生大鼠心肌細胞上，用RT-PCR檢測大鼠心肌細胞原癌基因c-fos的表達（以GAPDH為內標），觀察到：內源性和外源性NO抑制A或ET-1分別誘導的心肌細胞原癌基因c-fos的表達。最近有報道，NO供體通過抑制PKC的活性，發(fā)揮對平滑肌細胞的抗增生作用10。我們亦觀察到內

14、源性和外源性NO可抑制PKC激活誘導的心肌細胞原癌基因c-fos 的表達，提示：NO抑制A和ET-1誘導心肌細胞原癌基因c-fos的表達，其作用機制可能與PKC這一環(huán)節(jié)有關。廣東省自然科學基金資助課題（960124）詹昌德，男，心血管生理學專業(yè)。導師：潘敬運教授。論文答辯日期：1998年11月26日，答辯委員會主席：關永源教授。詹昌德（中山醫(yī)科大學生理學教研室，廣州510089現(xiàn)在中山醫(yī)科大學衛(wèi)生部輔助循環(huán)重點實驗室，廣州 510089）參考文獻1，Glennon PE, Sugden PH, Poole-Wilson PA. Cellular mechanisms of cardiac hy

15、pertrophy. Br Heart J, 1995, 73496499.2，Loscalon J, Welch G. Nitric oxide and its role in the cardiovascular system. Prog in Cardiovas Dis, 1995, 38 87104.3，李宏偉，趙連友. 一氧化氮的檢測方法及其評價. 心功能雜志, 1998, 102732.4，詹昌德，王庭槐，潘敬運內源性一氧化氮在高血壓心肌肥厚中的作用中國應用生理學雜志，1999，151001035，詹昌德，王庭槐, 潘敬運內皮型一氧化氮合酶基因在大鼠心肌細胞和非心肌細胞中的表達基礎醫(yī)學與臨床，1999，195075116，詹昌德，潘敬運血管緊張素對心肌細胞內皮型一氧化氮合酶基因表達的影響中山醫(yī)科大學學報，2000，211171197，詹昌德，王庭槐，潘敬運一氧化氮在血管緊張素誘導心肌細胞肥大中的作用生理學報，1999，516606668，朱衛(wèi)忠，韓啟德G蛋白偶聯(lián)受體激活絲裂