重组人生长激素对心力衰竭大鼠心脏结构及功能的影响

朱永明

延安大学医学院(延安 716000)



重组人生长激素对心力衰竭大鼠心脏结构及功能的影响

朱永明

延安大学医学院(延安 716000)

目的：探讨重组人生长激素(rh-GH)对心力衰竭大鼠心脏结构及功能的影响。方法：将30只清洁级SD大鼠分为3组，即空白组、模型组与rh-GH组，各10只。空白组不予处理，常规喂养；模型组、rh-GH组均采用阿霉素法建立心力衰竭大鼠模型；模型组建模后每日皮下注射等剂量生理盐水；rh-GH组建模后每日皮下注射0.4 U/kg rh-GH，均连续注射1个月。采用心脏彩色多普勒诊断仪测定各组大鼠心脏功能的变化，记录LVDD、LVSD、LVPWT、IVS、EF，测定LVSP、CVP、LVEDP，取颈动脉血测定NT-proBNP、TNF-α、cTnⅠ水平，并处死大鼠，取心脏组织，观察心肌超微结构的变化，测定心肌间质纤维化程度。结果：与空白组比较，模型组、rh-GH组LVDD、LVSD增加，LVPWT、IVS、EF降低(P<0.05)；与模型组比较，rh-GH组LVDD、LVSD降低、LVPWT、IVS、EF上升(P<0.05)。与空白组比较，模型组、rh-GH组LVSP降低，CVP、LVEDP上升(P<0.05)；与模型组比较，rh-GH组LVSP上升，CVP、LVEDP降低(P<0.05)。与空白组比较，模型组、rh-GH组LVSP降低，cTnⅠ、NT-pro BNP、TNF-α均上升(P<0.05)；与模型组比较，rh-GH组cTnⅠ、NT-pro BNP、TNF-α均降低(P<0.05)。与空白组比较，模型组、rh-GH组心肌间质纤维指数上升(P<0.05)；与模型组比较，rh-GH组心肌间质纤维指数下降(P<0.05)。结论：rh-GH可改善心力衰竭大鼠心脏功能、心脏结构，减轻心肌间质纤维化程度。

Kew words Heart failure，congestive/drug effects Somatropin Heart function test Hemodynamics

重组人生长激素(rh-GH)为人工合成的代谢激素，目前已被证实可降低应激反应，改善机体营养、免疫状态[1]。近年来，细胞因子、神经内分泌因子在心力衰竭中的作用逐渐被认可，较多研究均发现，神经内分泌因子、细胞因子干预可延缓心衰进展，改善心肌功能[2]。GH为腺垂体合成及分泌的激素之一，可刺激骨骼生长，改善机体代谢，且其在心血管病治疗中的作用已引起研究者的广泛关注。张英萍等[3]发现其可通过自分泌与旁分泌，刺激中枢神经系统、局部器官产生胰岛素样生长因子，直接或间接作用于心脏组织，提升心脏收缩能力，减轻心脏负荷，改善心功能，延缓心肌细胞凋亡。rh-GH则与内源性GH结构相似，具备与生长激素相同的作用，但目前尚未明确rh-GH在心力衰竭中的作用机制。为探讨rh-GH对心力衰竭的干预作用及其相关机制，本研究建立了心衰大鼠模型，研究了rh-GH对心衰大鼠心脏功能及结构的影响，现报告如下。

材料与方法

1 实验动物 清洁级SD大鼠30只(湖南斯莱克景达实验动物有限公司提供)，♂，体质量200～250(225±20)g，标准动物饲料喂养，自由饮水，室温20～25(23.4±0.9)℃，相对湿度45～65(52.6±1.5)%。

2 药品、试剂 rh-GH(长春金赛药业有限责任公司)，乌拉坦(上海贝合化工有限公司)，肝素(北京格源天润生物技术有限公司)，盐酸阿霉素(深圳万乐药业有限公司)，水合氯醛、乙醇(重庆试剂厂)，二甲苯(上海化学试剂厂)，TNF-α ELISA试剂盒(天津九鼎医学生物工程有限公司)，大鼠cTnⅠ ELISA试剂盒、NT-pro BNP试剂盒(上海西塘生物科技有限公司)。

3 仪 器 彩色多普勒诊断仪(德国SIEMENS公司)，透射电镜(荷兰Philips公司)，普通光学、偏光显微镜(德国leica公司，日本Olympus公司)，Medlab生物信号采集处理系统(南京美易科技有限公司)，放射免疫分析仪(北京科思佳科技有限责任公司)，细胞图像分析仪(北京大恒图像视觉有限公司)，石蜡包埋机、切片机(德国leica公司)，离心机(北京医用离心机厂)，全自动放免计数仪(中国科技大学实业总公司)，低温冰箱(青岛电冰箱总厂)，天平(上海分析仪器厂)。

4 建模、分组及处理 将30只SD大鼠均分为空白组、模型组、rh-GH组各10只，除空白组外均采用阿霉素法[5]建立心力衰竭大鼠模型，腹腔注射阿霉素，2.5 mg/kg，3次/周，注射1周后，间隔2周后注射1周，重复6次，总剂量为15 mg/kg，若大鼠左心室收缩功能迅速减退，心肌细胞水肿或变性，间质内可见毛细血管扩张增生视为造模成功。rh-GH组建模后，每日皮下注射0.4 U/kg rh-GH，连续注射1个月；模型组每日经皮下注射等量生理盐水，时间为1个月；空白组正常进食，自由饮水，不予其他处理。三组均于2个月后观察各项。

5 观察指标

5.1 心脏功能测定：腹腔注射5 ml/kg 乌拉坦(20%)行腹腔麻醉，经颈动脉逆行插管至左心室，采用彩色多普勒诊断仪测定LVDD、LVSD、LVPWT、IVS、EF，完成超声检查后，分离右侧颈动脉，插管，连接生理仪，测定LVEDP、CVP、LVSP等指标的变化。

5.2 血清生化指标测定：眼眶采血，肝素抗凝，混合15 min，静置2 h，离心10 min，冷冻待测，采用单克隆夹心酶联免疫法测定cTnⅠ，采用ELISA法测定NT-pro BNP水平，采用放射免疫法测定TNF-α水平，均严格参照试剂使用说明操作。

5.3 心脏病理观察：完成上述各项检测后处死大鼠，留取心脏组织，取心肌组织，冲洗、脱水、石蜡包埋，切片，Masson染色，光镜下观察心肌间质纤维化程度，采用细胞图像分析仪计算间质纤维容积指数(间质纤维面积/总面积×100%)；并采用透射电镜观察心肌超微组织结构的变化。

结 果

1 各组彩色多普勒诊断结果比较 见表1。与空白组比较，模型组、rh-GH组LVDD、LVSD增加，LVPWT、IVS、EF降低(P<0.05)，与模型组比较，rh-GH组LVDD、LVSD降低、LVPWT、IVS、EF上升(P<0.05)。

表1 各组彩色多普勒诊断结果比较±s)

注：与空白组相比，*P<0.05；与模型组比较，#P<0.05

2 各组血流动力学指标比较 见表2。与空白组比较，模型组、rh-GH组LVSP降低，CVP、LVEDP上升(P<0.05)，与模型组比较，rh-GH组LVSP上升，CVP、LVEDP降低(P<0.05)。

表2 各组血流动力学指标比较

注：与空白组相比，*P<0.05；与模型组比较，#P<0.05

3 各组生化指标比较 见表3。与空白组比较，模型组、rh-GH组LVSP降低，cTnⅠ、NT-pro BNP、TNF-α均上升(P<0.05)，与模型组比较，rh-GH组cTnⅠ、NT-pro BNP、TNF-α均降低(P<0.05)。

表3 各组生化指标比较±s)

注：与空白组相比，*P<0.05；与模型组比较，#P<0.05

4 各组心肌间质纤维程度及心肌超微结构比较见表4。与空白组比较，模型组、rh-GH组心肌间质纤维指数上升(P<0.05)，与模型组比较，rh-GH组心肌间质纤维指数下降(P<0.05)。光镜下观察，空白组心肌细胞排列整齐、规律，未见心肌细胞变性、破坏或增大；模型组心肌细胞可见小块坏死，肌丝排列紊乱，粗细不均，伴灶性溶解，可见不同程度空泡变性与颗粒变性，细胞核增大，心肌细胞间质纤维组织明显增加，间质可见淋巴结浸润，肌浆网、横管系统均见扩张；rh-GH组心肌细胞变性、坏死程度减轻，范围小，呈局灶性变化，少见淋巴结浸润，心肌细胞排列略紊乱。

表4 各组心肌间质纤维程度比较±s)

注：与空白组相比，*P<0.05；与模型组比较，#P<0.05

讨 论

心力衰竭为心血管疾病的重要死亡原因，且报道显示：其发病率呈逐渐上升趋势[4]。心力衰竭后，左心室继发扩张， 可导致心功能不全，诱导心肌细胞凋亡，激活金属蛋白酶、胶原酶，导致心肌细胞增生，引起心室重构。以往对心力衰竭患者的治疗多采用血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)类药物，研究证实其可延缓左室重构，阻断心室扩大，降低外周血管阻力，改善左室收缩及舒张功能，目前已成为预防及治疗左室重构的有效的药物[5]。但Hudson 等[6]发现:ACEI类药物仅可阻断由ACE途径产生的AngⅡ。近期也有研究者发现，生长激素与胰岛素样生长因子1(IGH-1)可参与心肌肥厚及心肌结构的调节，在心衰发生及进展过程中有重要作用，且心肌表层GH受体表达高于其他组织[7]。

GH对心脏功能的调节主要通过GH/IGF-1轴来实现，其可直接增加心肌细胞收缩能力，增大心肌细胞体积；同时可改善心输出量，增加心肌细胞基质，降低收缩末期室壁压力，减少能耗，降低心肌氧耗量，增加血容量，减轻炎症反应，对抗心肌缺血[8]。韩曦等[9]对心力衰竭大鼠给予GH干预，结果发现其可抑制模型大鼠心室重构，延缓心室重构，避免室壁变薄。Wang 等[10]建立心力衰竭大鼠模型后，分别予以安慰剂及GH干预，结果发现GH组大鼠心功能各指标均明显改善，血管外周阻力降低，每搏量及心输出量均增加，证实GH对心力衰竭大鼠有较好的治疗效果。GH经由腺垂体合成与分泌，可刺激骨骼及肌肉生长，且在维持心脏正常功能及结构中发挥重要作用。rh-GH则与内源性GH有相似的作用，可缩小心脏管腔，减轻心室重构，对心功能及心脏血流动力学均有一定的改善作用。

本研究建立心衰大鼠模型，并给予rh-GH干预，结果发现治疗1个月后，rh-GH组LVDD、LVSD缩小，LVPWT、IVS增厚，EF明显上升，表明rh-GH可逆转心衰大鼠心室重构，改善其心脏功能。LVSD、LVPWT、IVS、LVDD、EF均为反映左心室收缩及舒张功能的重要指标[11]，而rh-GH可增加心肌细胞收缩成分，减轻心腔扩张，减少室壁应激，增加心室壁厚度，优化心脏收缩功能。cTnⅠ则为提示心肌细胞受损的关键因子，其表达上升，提示心肌损伤程度增加，下调则表示心肌损害得到修复。NT-pro BNP则为反映心肾综合功能的有效指标，是心脏分泌的神经内分泌激素，是诊断及评定心衰预后的关键指标，左室室壁压力上升可促进心肌细胞分泌大量NT-pro BNP，同时心肌缺氧、缺血亦可上调NT-pro BNP表达。TNF-α则为具备多种生物效应的细胞因子，经由活化单核/巨噬细胞分泌，一般其表达水平与心衰程度呈正相关。本研究发现，rh-GH组cTnⅠ、NT-pro BNP、TNF-α均降低，与模型组对比差异有统计学意义，与空白组趋向一致，表明rh-GH可减轻心衰程度，促进心肌细胞修复。其机制可能与rh-GH可促进心肌细胞存活，抗心肌细胞凋亡，减轻脑水肿有关，同时其可促进微血管生成，改善缺血区灌注，促进神经修复及再生。

此外，心力衰竭以心肌间质纤维化为特征。本研究中，模型组心肌间质纤维指数较空白组上升，表明其心肌间质纤维化程度上升，给予rh-GH干预后，rh-GH组心肌间质纤维指数下调，提示rh-GH可抑制心肌间质纤维增生，减轻心肌纤维化。由此可知，采用rh-GH可改善心力衰竭大鼠心脏功能及结构，减轻心肌间质纤维化程度，可作为心力衰竭药物治疗研究的新靶点。

[1] 秦 薇,陈艳卿.重组人生长激素对大鼠心力衰竭的影响[J].国际心血管病杂志,2013,40(5):319-322.

[2] 陈立强,徐振宇,韩 曦,等.生长激素释放肽6对心衰模型大鼠心肌细胞PI3 K/Akt/Caspase-9信号通路蛋白表达的影响[J].中国老年学杂志,2015,35(21):6005-6007.

[3] 张英萍,李艳丽.慢性充血性心衰者血清生长激素与肿瘤坏死因子水平变化及意义[J].心血管康复医学杂志,2011,20(2):139-140.

[4] 尹兴忠,田国忠,赵冬梅,等.生长激素释放肽对心衰大鼠心肌细胞中ERK-P表达的影响[J].中国老年学杂志,2011,31(21):4170-4172.

[5] Tsukamoto Y,Mano T,Sakata Y,etal.A novel heart failure mice model of hypertensive heart disease by angiotensin II infusion, nephrectomy, and salt loading[J].American Journal of Physiology,2013,305(6 Pt2):H1658-H1667.

[6] Hudson B,Hidalgo C,Saripalli C,etal.Hyperphosphorylation of mouse cardiac titin contributes to transverse aortic constriction-induced diastolic dysfunction.[J].Circulation Research: A Journal of the American Heart Association,2011,109(8):858-866.

[7] Lu Z,Xu X,Fassett J,etal.Loss of the eukaryotic initiation factor 2α kinase general control nonderepressible 2 protects mice from pressure overload-induced congestive heart failure without affecting ventricular hypertrophy[J].Hypertension: An Official Journal of the American Heart Association,2014,63(1):128-135.

[8] 刘安梅,呼雪梅,张利平,等.慢性心力衰竭合并低钠血症38例临床治疗体会[J].延安大学学报:医学科学版,2010,8(3):24-24.

[9] 韩 曦,齐亚灵,扈清云,等.生长激素释放肽对慢性心力衰竭大鼠心肌组织中白细胞介素-1β水平的影响[J].吉林大学学报:医学版,2012,38(3):490-494.

[10] Wang D,Gladysheva IP,Fan THM,etal.Atrial natriuretic peptide affects cardiac remodeling, function, heart failure, and survival in a mouse model of dilated cardiomyopathy[J].Hypertension: An Official Journal of the American Heart Association,2014,63(3):514-519.

[11] Methner C,Chouchani ET,Buonincontri G,etal.Mitochondria selective S -nitrosation by mitochondria-targeted S -nitrosothiol protects against post-infarct heart failure in mouse hearts[J].European Journal of Heart Failure: Journal of the Working Group on Heart Failure of the European Society of Cardiology,2014,16(7):712-717.

(收稿：2016-09-22)

Effects of recombinant human growth hormone on cardiac structure and function in rats with heart failure

Zhu Yongming.

Medical College of Yan’an University(Yan’an 716000)

Objective:To investigate the effect of recombinant human growth hormone (rh-GH) on cardiac structure and function in rats with heart failure. Methods:Thirty clean SD rats were divided into 3 groups, namely, the blank group, the model group and the rh-GH group, 10 rats in each group. The blank group was not treated and was given conventional feeding; The model group and rh-GH group were used to establish rat model of heart failure with adriamycin. After modeling, the model was subcutaneously injected with isodose normal saline every day while rh-GH group was subcutaneously injected with 0.4 U/kg rh-GH and were injected for 1 month. The color Doppler echocardiography was performed to determine the changes of cardiac function in rats.LVDD,LVSD,LVPWT,IVS and EF were recorded.LVSP,CVP and LVEDP were determined. The carotid arterial blood was collected to determine the levels of NT-proBNP,TNF-α and cTnI. Then, the rats were killed and heart tissues were taken to observe the changes of myocardial ultrastructure and determine the degree of myocardial interstitial fibrosis. Results :Compared with the blank group, LVDD and LVSD of the model group and rh-GH group were higher while LVPWT, IVS and EF were lower (P<0.05). Compared with model group, LVDD and LVSD of rh-GH group were lower while LVPWT, IVS and EF were higher (P<0.05); Compared with the blank group, LVSP of the model group and rh-GH group were lower while CVP and LVEDP were higher (P<0.05). Compared with model group, LVSP of rh-GH group was higher while CVP and LVEDP was lower (P<0.05); Compared with the blank group, LVSP of the model group and rh-GH group were lower while cTn I, NT-proBNP and TNF-α were higher (P<0.05). Compared with the model group, cTn I, NT-proBNP and TNF-α in rh-GH group were lower (P<0.05); Compared with the blank group, myocardial interstitial fibrosis indexes of the model group and rh-GH group increased (P< 0.05). Compared with the model group, interstitial fibrosis indexes of the rh-GH group decreased (P< 0.05). Conclusion:Rh-GH can improve cardiac function and structure in rats with heart failure and reduce the degree of myocardial interstitial fibrosis.

心力衰竭，充血性/药物作用 生长激素(人) 心脏功能试验 血流动力学

R541.61

A

10.3969/j.issn.1000-7377.2017.01.003