半乳糖凝集素-3表达对心力衰竭大鼠的影响

石 贺，夏 雪，信业久，顾 明

(北华大学附属医院，吉林 吉林 132011)

我国冠心病的发病率逐年增加，已成为患者死亡的主要原因.随着PCI技术日益成熟，急性心肌梗死(AMI)的死亡率显著下降，由于AMI后导致缺血性心肌病发病率增高，因此，缺血性心肌病已成为人们关注的焦点.有研究[1]发现：半乳糖凝集素-3(Gal-3)参与了冠状动脉粥样硬化斑块的形成和发展，是冠心病发生与进展的特异性标志物；异丙基肾上腺素能够迅速提升大鼠体内儿茶酚胺水平，引发心肌缺血、缺氧.本实验首先建立了异丙基肾上腺素致大鼠心肌组织损伤模型，通过光学显微镜观察损伤心肌组织的形态学变化，测定大鼠血清脑尿钠肽(Brain natriuretic peptide，BNP)表达水平以及Gal-3蛋白表达水平，以探讨Gal-3蛋白表达在心力衰竭发生和发展中的作用.

1 材料和方法

1.1 研究对象

20只雄性Wistar大鼠(北华大学生命科学研究中心)，体质量180～200 g，室温18～20 ℃，食水任意摄取.

1.2 研究方法

将20只雄性Wistar大鼠随机分为异丙基肾上腺素组和对照组，每组10只.异丙基肾上腺素组：腹腔注射异丙基肾上腺素 5.0 mg/kg，1次/d，连续2 d；对照组：腹腔注射等剂量的生理盐水，1次/d，连续2 d.第14天处死大鼠，取材.

光学显微镜视野下(×400)随机选取5个区域，计数各区域的心肌细胞总数、纤维化的心肌细胞数，计算心肌纤维化面积.使用乙醚将大鼠麻醉，抽取腹主动脉血液，4 000 r/min离心，制备血清.使用Elisa试剂盒测定BNP；应用Western blot检测Gal-3蛋白表达，提取心肌组织总蛋白，测定蛋白浓度.取75 μg蛋白行聚丙烯酰胺凝胶电泳，将目标蛋白湿法转至PVDF膜，滴加一抗，兔抗人Gal-3单克隆抗体(1∶500稀释)，4 ℃过夜；次日滴加山羊抗兔IgG(1∶1 000稀释)，室温震荡1 h.DAB显色后用去离子水清洗，在干燥环境下保存，并在数字成像仪上显示各条带灰度值.

1.3 统计学分析

2 结 果

2.1 大鼠心肌组织病理变化情况分析

异丙基肾上腺素处理组大鼠心肌成纤维细胞明显增生，胶原蛋白聚集率增加，蛋白沉积增多，Ⅰ型胶原蛋白和Ⅲ型胶原蛋白比例明显提高，且排列紊乱，而对照组无明显改变.异丙基肾上腺素处理组心肌纤维化面积明显高于对照组，差异具有统计学意义(P<0.05).见表1、图1.

2.2 两组大鼠血清BNP的测定

与对照组比较，异丙基肾上腺素组血清中BNP升高(P<0.05)，表明经异丙基肾上腺素处理后，大鼠的心力衰竭程度严重.见表2.

表1 两组大鼠心肌纤维化面积比例Tab.1 Myocardial fibrosis area proportion of two groups

表2 大鼠血清BNP的测定结果Tab.2 BNP test results of rat serum

2.3 两组大鼠心肌组织Gal-3蛋白表达水平

与对照组比较，异丙基肾上腺素组Gal-3蛋白表达水平明显提高，差异具有统计学意义(P<0.05)，表明异丙基肾上腺素致大鼠心肌损伤后，Gal-3蛋白表达水平明显提高.见图2、表3.

表3 两组心肌组织Gal-3蛋白表达水平Tab.3 Gal-3 protein expression level between two groups

3 讨 论

血清脑尿钠肽(BNP)是由心肌细胞合成的具有生物学活性的天然激素，主要在心室中表达，同时也存在于脑组织中，其合成和释放后心室容量负荷或者压力负荷影响异丙基肾上腺素与心肌细胞的β受体结合，促使心率加快，心肌收缩力增强.当心率过快时心室舒张期明显缩短，心室血液充盈量和搏出量明显减少，心血液输出量下降，最终导致心力衰竭.在临床实验[1]中也发现：心力衰竭患者血清中Gal-3蛋白的表达上升，并且Gal-3蛋白的表达水平还与反应心力衰竭严重程度的指标相关，包括纽约心功能分级(心力衰竭的一种分级方法)、BNP等[2]，高水平的Gal-3可能提示心力衰竭患者的预后不良[3].此外，CALVIER等[4]研究显示Gal-3可引起心肌纤维化和心力衰竭.还有研究[5-6]显示高浓度的Gal-3与患者的心力衰竭程度及心肌纤维化有关.张跃华等[7]研究发现：如果血清Gal-3浓度开始升高，预示心功能也在逐渐恶化.也有研究[8]发现：Gal-3水平是心力衰竭预后的独立预测指标，尤其是左心室射血分数正常的心力衰竭患者.LOK等[9]发现：Gal-3 是预测中、重度充血性心衰患者死亡率的独立因素.

本实验结果显示：通过异丙基肾上腺素诱导心肌损伤后大鼠的Gal-3蛋白表达升高，血清中的BNP水平也随之升高，说明当心肌损伤时，引起心肌组织中的半乳糖凝集素-3(Gal-3)蛋白高水平表达，高水平表达的Gal-3蛋白启动并诱导心功能不全，在心力衰竭中发挥着重要作用.由此推测，Gal-3蛋白参与心力衰竭的发生、发展，并在一定程度上能够反映心力衰竭的进展程度.

有研究[10]发现：Gal-3蛋白能够通过激活细胞中的细胞周期蛋白D1，活化对应蛋白激酶的抑制状态，激活成纤维细胞.胞外基质是由胶原蛋白、纤维连接蛋白等多种活性蛋白共同构成的空间结构，其中以Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白为主，在维持心肌信号传导状态中发挥关键作用.Ⅰ型胶原蛋白为弹性蛋白纤维，Ⅲ型胶原蛋白不稳定，弹性张力较低.有研究[11]显示：在健康小鼠心包中注入Gal-3蛋白后，能够有效促进Ⅰ型胶原蛋白产生，其作用强度是Ⅲ型胶原蛋白的3倍，可引发心肌组织和细胞的增生与僵化，导致心力衰竭.进一步使用基因修饰技术将Gal-3基因敲除后，可抑制心力衰竭小鼠的病情发展，且作用效果与Gal-3蛋白特异性阻断剂N-乙酰基乳糖一致.同时Gal-3蛋白可抑制细胞外基质蛋白降解，促进心力衰竭的发生、发展.

本研究结果显示：在某种程度上，Gal-3蛋白及BNP表达水平可作为判断心肌损伤预后的指标，对临床判断心肌损伤患者预后有很大帮助.