材料和方法
动物
黑猩猩(黑猩猩)保存在耶克斯国家灵长类动物研究中心（YNPRC）和亚利桑那州灵长类动物基金会（PFA）的动物被社会安置在各种尺寸和配置的室内/室外围栏中。他们从Purina Mills获得低脂（<5%）商业灵长类饲料（YNPRC的Monkey Diet Jumbo 5037；PFA的Fiber Plus 5049和High Protein 5045 Monkey Diet），并每天补充水果和蔬菜。
心肌组织切片的组织学染色
心肌石蜡切片脱蜡、复水，并用常规苏木精和伊红染色进行形态学分析。为了确保可比性，尽可能将人类和大猩猩心脏的切片配对并在同一张幻灯片上染色。按照制造商的说明，使用Masson三色染色法对重复的载玻片进行染色，以检测胶原蛋白。其他几组载玻片被封闭以获取内源性生物素，并在含有0.5%吐温（TBST）的Tris缓冲盐水中覆盖三种不同生物素化凝集素的预定稀释液，其中含有1 m米氯化钙，1 m米氯化镁和1 m米氯化锰，或单独使用二级试剂。在潮湿的培养箱中培养30分钟后，使用相同的缓冲液清洗未结合的凝集素。然后在潮湿的室内用碱性磷酸酶标记的链霉亲和素（Jackson ImmunoResearch，West Grove，PA）覆盖切片30分钟。在多次洗涤后，使用新制碱性磷酸酶底物Vector Blue（Vector labs，Burlingame，CA，USA）检测结合凝集素，并用核固红（Vectors labs）对细胞核进行复染。
结果和讨论
心脏病是最近一系列圈养黑猩猩中最常见的死亡原因
在过去20年前，感染是黑猩猩最常见的死亡原因（例如，参见1966年至1991年耶基斯的经验). 然而，随着疫苗接种和抗生素对感染控制的改善，心脏病现已成为所有受调查中心最常见的死亡原因（参见和). 进一步分析的重点是发生猝死和/或心力衰竭而没有任何其他明显先兆或诱发疾病的病例。
表1
| 1966–1991 | 1992–2008 |
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| 一般类别 | n个(%) | n个(%) |
|---|
| 脑膜炎 | 4 (11) | – |
| 心脏病 | 4 (11) | 21 (36) |
| 小肠结肠炎 | 6 (16) | – |
| 肺炎 | 2 (5) | – |
| 肾脏疾病 | 2 (5) | 9 (16) |
| 创伤 | 1 (3) | 7 (12) |
| 其他 | 19 (50) | 21 (36) |
| 38 | 58 |
表2
| PFA公司†1992–2006 | 中华人民共和国‡1982–2006 | APF公司§2001–2006 | YNPRC公司¶1992–2008 |
|---|
| 心脏病 | 1 (14%) | 30 (35%) | 13 (36%) | 21 (36%) |
| 肺炎 | 1 | 纳秒* | – | – |
| 肾脏疾病 | 2 | 纳秒 | 9 | 9 |
| 创伤 | – | 纳秒 | 三 | 7 |
| 其他 | 4 | 57 | 11 | 21 |
| 总计 | 7 | 87 | 36 | 58 |
黑猩猩尸检时间质性心肌纤维化和心肌病的高频率发生
2005年在La Jolla举行的一次会议（“了解基因组时代的类人猿”）回顾了Yerkes灵长类中心的经验，得出结论认为，广泛的心肌纤维化实际上是黑猩猩，尤其是雄性黑猩猩猝死和心力衰竭的一个非常常见的原因。这些发现的介绍引起了相当大的兴趣和讨论，并在其他研究机构得到了证实，其中包括显示黑猩猩心脏异常频率很高的论文，如心律失常(Doane等人，2006年)和心肌纤维化(Lammey等人，2008年,2008;Seiler等人2008). 在这些报告中，男性两种疾病的发病率均高于女性。虽然这些最近的报告（请参见)在评论人类心脏病时，他们并没有就不同的潜在病理过程形成鲜明对比，即人类的主要机制是冠状动脉粥样硬化，而黑猩猩的心肌纤维化。虽然后一种病理学使用了不同的术语，但我们在下文中将其称为间质性心肌纤维化（IMF）。
在这里，我们回到了最初报道的耶基斯系列，并将其与PFA的经验相结合。在10岁或10岁以上的52只动物中，有16只死于1992年至2005年间在耶基斯灵长类动物研究中心死亡的动物的心脏病，并对受影响心脏的组织切片进行了仔细检查。这包括9只动物（8只雄性；1只雌性）发生意外猝死，3只动物出现急性重症发作（2只雄性；一只雌性）。事实上，所有这些死亡都与这种不寻常的病理性IMF有关。而人类和黑猩猩的正常心肌在组织学上非常相似(最上面的面板），在黑猩猩身上没有观察到轻度、中度或广泛的IMF（见以广泛纤维化为例）。据观察，黑猩猩的心脏纤维化在整个心肌中呈杂乱分布，不喜欢血管周围的区域，这在一些人的心脏中可以看到(). 在Masson三色染色中可以更明显地看到纤维化，三色染色显示胶原纤维（参见). 1992年至2005年期间，耶基斯中心的一些黑猩猩也出现了轻度至中度心肌纤维化，这些黑猩猩死于其他原因。在此期间，共有14名男性和4名女性出现这种弥漫性IMF尸检。
人类和黑猩猩心脏和冠状血管的组织学比较示例。顶面板：人类和黑猩猩正常心肌切片的苏木精和伊红染色看起来非常相似。中上面板：血管周围立即出现纤维化的示例，如在一些人类心脏中所见，以及黑猩猩心脏中广泛的间质心肌纤维化的示例。中下部面板：在Masson三色染色中可以更清楚地看到胶原蛋白纤维化。底部面板：人类典型的动脉粥样硬化冠状动脉（注意内皮下斑块），与黑猩猩典型的未累及冠状动脉相比，如Masson三色染色法所示。
值得注意的是，尽管在一些黑猩猩尸检中观察到主动脉和其他主要血管存在轻度至中度动脉粥样硬化，但在任何情况下都没有观察到冠状动脉的主要阻塞（有时会看到大脑血液供应中的威利斯环动脉粥样硬化，这与中风有关）。图中显示了黑猩猩典型的未闭冠状动脉，与人类常见的严重受损冠状动脉形成对比。尸检时也没有黑猩猩局部心肌灌注丧失的报告，这可能表现为节段性局部苍白或局部心肌坏死。
当然，尽管在美国各地不同地理位置的灵长类动物中心进行的类似调查很有趣，也证实了这一点，但这些发现并非没有警告。值得注意的是，样本量相对较小，尸检数据具有回顾性，无法对实验扰动对大猩猩IMF进展的影响进行对照研究。尽管如此，人类和类人猿心脏病变之间的差异还是相当显著的。
黑猩猩心肌纤维化与猝死或充血性心力衰竭的关系
对于冠状动脉闭塞后猝死的人类，其病理机制显而易见，即心肌突然低氧血症，导致功能丧失和/或心律失常（心律失常）(White and Chew 2008年). 虽然黑猩猩的心肌纤维化与猝死有着密切的联系（许多黑猩猩没有明显的病史），但导致死亡的病理生理机制尚不清楚。根据黑猩猩心电图异常频率高的最新报告(Doane等人，2006年)，恶性心律失常是最可能的诱发事件。相比之下，在270名心脏性猝死患者中，只有6名患者表现出类似IMF的特征(John等人，2004年). 因此，尽管“心脏病发作”一词在这两种类型的事件中都有松散的应用，但心脏病因的猝死似乎主要源于人类和黑猩猩之间不同的病理过程。
进行性充血性心力衰竭伴或不伴任何急性终末期心脏事件是黑猩猩（耶基斯的本系列中有6例）和人类死亡的另一常见原因。同样，人类进行性充血性心力衰竭最常见的原因是动脉粥样硬化性冠状动脉疾病引起的缺血性心脏病(Rosamond等人，2007年)黑猩猩的相关病理学是上述IMF和心肌病。我们当然认识到，目前还没有或无法进行将圈养黑猩猩的环境和营养变量强加给人类的严格研究。因此，很难断定，在同样的条件下，人类永远不会获得重要的货币基金组织。我们还认识到，圈养生活方式包括低胆固醇饮食和水果和蔬菜所占的大部分卡路里，这些因素可以降低动脉粥样硬化的风险。然而，如下文所述，类人猿实际上似乎具有致动脉粥样硬化的脂质特征。
两个有待解决的谜团
综合起来，数据表明有两个独立的谜团有待解决。首先，为什么人类没有像进化相关的类人猿那样遭受高频率的弥漫性IMF？这是因为人类血统中的特定进化基因改变保护我们免受这种疾病过程的影响吗？相反，这是否与圈养中的某些未知猿类暴露于某种病原体（毒素或病毒）有关？在这方面，我们很想知道这种心肌纤维化是否发生在野生大猩猩身上。第二个谜团是为什么类人猿不经常发生人类特有的严重动脉粥样硬化和冠状动脉血栓形成。圈养黑猩猩的寿命足够长，可以允许动脉粥样硬化的发生，如前所述，许多黑猩猩的血脂水平被认为是人类冠心病的重要风险。圈养的大猩猩也不排除其他人类冠状动脉危险因素，如因高盐摄入而加剧的高血压(Denton等人，1995年;Elliott等人，2007年)和肥胖。与野生同类相比，它们也相对久坐，这种生活方式与现代人类相似。然而，尽管有这些相似之处，与人类相比，黑猩猩的严重动脉粥样硬化病变相对较少，而大猩猩的心肌梗死非常罕见。
因此，似乎还有其他遗传和/或环境因素使人类易患严重动脉粥样硬化。我们最近提出的一种可能性是对饮食中非人类唾液酸的代谢合并和积累产生免疫反应N个-大血管内皮细胞中的甘氨酰神经氨酸（Neu5Gc），面对针对这种外来分子的持续抗体免疫反应(Nguyen等人，2005年;Padler-Karavani等人，2008年;瓦尔基2008). 我们假设这种组合会在人体血管中产生额外的慢性炎症，加速动脉粥样硬化进程。另一个因素可能是人类T细胞相对于黑猩猩的高反应性表型(Nguyen等人，2006年;瓦尔基2008)，可能会加重动脉粥样硬化斑块中的慢性炎症。我们目前正在研究一种从唾液酸生物学角度“人性化”的小鼠模型。然而，小鼠对自发动脉粥样硬化的抵抗力是一个重要障碍，标准的小鼠动脉粥样硬化模型需要胆固醇稳态和炎症的重大扰动才能导致疾病进展。因此，对小鼠的研究可能与人类和黑猩猩病理学的差异完全相关，也可能不完全相关。
在大猩猩身上寻找IMF的机制
我们和其他人目前无法确定任何特定的标记物或测量值，以预测黑猩猩常见的IMF心脏病风险，以及未知的潜在病因。作为寻找机制的初步尝试，我们使用组织化学方法比较了人类和类人猿明显正常的心肌切片。人类、黑猩猩、大猩猩和猩猩心脏的石蜡切片用Masson-Trichrome胶原蛋白染色。如所示另外，三只大猩猩的正常心脏切片显示，胶原束似乎沿着大血管所在的平面分裂心肌。在人类心脏切片中未观察到这种模式。心肌切片来自与猝死或心力衰竭无关的病例，尽管一些人类病例有高血压临床病史。因此，即使在看似健康的大猩猩心脏中，心肌中的胶原蛋白也会增加，这在血管周围的结缔组织中可见，并延伸一定距离，使心肌呈现“束状”。在一只13岁的黑猩猩身上也观察到了这种现象。目前尚不确定这是否代表大猩猩或IMF初创时期的正常状况。
人类和类人猿组织学正常心肌组织切片中胶原的Masson三色染色。×40倍放大。比例尺表示50微米。人类和类人猿的染色模式示例如下。显示的结果是六个人、六只黑猩猩、三只大猩猩和四只猩猩样本的典型结果。
鉴于人类和类人猿唾液酸生物学上的已知差异(瓦尔基2008)，我们还用两种结合唾液酸的凝集素对人类和猿类正常心肌切片进行染色：黑接骨木识别末端Siaα2-6Galβ1-4GlcNAcβ单位的凝集素（SNA）N个-糖蛋白的连接聚糖链，以及木马血凝素（MAH），识别各种糖复合物上的Siaα2-3Gal末端(Martin等人，2002年;瓦尔基和瓦尔基2007). SNA和MAH均对黑猩猩、大猩猩和猩猩的心脏切片的大面积进行了强烈染色，MAH染色再次显示出人类心脏切片中未发现的环绕“束”的证据(). SNA和MAH凝集素染色的这些差异表明，大猩猩心脏中的末端唾液酸密度更高。由于末端唾液酸通常是病毒病原体的靶标(瓦尔基和瓦尔基2007;瓦尔基2008)可以推测，这可能会使猿心脏更容易受到某些病毒病原体的感染，这些病毒病原体结合唾液酸并启动纤维化过程。在这方面，偶尔的淋巴细胞浸润有时会包围疤痕区域，这表明在某些情况下可能出现病毒性心肌炎（数据未显示）。
人类和类人猿组织学正常心肌切片的凝集素染色。示例显示了人类和黑猩猩心肌切片中典型的凝集素染色模式（蓝色）欧洲乌贼凝集素（UEA），识别序列Fucα1-2Galβ1-4GlcNAcβ-中的末端岩藻糖残基；黑山鸡识别末端Siaα2-6Galβ1-4GlcNAcβ单位的凝集素（SNA）N个-糖蛋白的糖链连接；和，木马血凝素（MAH），识别各种糖复合物上的Siaα2-3Gal末端(Martin等人，2002年;瓦尔基和瓦尔基2007). 显示的结果是11个人类和7个黑猩猩样本的典型结果。三个大猩猩和四个猩猩样本的结果与黑猩猩切片的结果相似。
我们还使用了欧洲乌贼凝集素（UEA）凝集素，它识别Fucα1-2Galβ1-4GlcNAcβ-序列中的末端岩藻糖残基，对鉴定人体切片中的血管非常有用。值得注意的是，我们发现，虽然UEA凝集素染色了人类心脏中的小冠状血管和许多毛细血管，但所有三只猿的切片只显示了较大血管的染色，心肌间毛细血管较少。耐力跑被认为是该属的一种衍生能力人类(Bramble和Lieberman 2004). 因此，UEA凝集素识别出的人心肌间毛细血管数量明显增多，可能意味着人体心肌血供丰富，这可能降低心肌纤维化的风险。另外，糖基化的这种差异可能会改变细胞外基质成分之间的相互作用，可能会使猿类易患纤维化。这些和其他可能性值得进一步调查。对圈养黑猩猩群体进行真正的前瞻性纵向研究，使用非侵入性技术，如在动物生命的自然过程中进行超声心动图，也将是对目前可用于像我们这样分析的回顾性数据的改进。无论模型或研究如何，这些问题的答案不仅对人类和其他原始人类的医疗保健有价值，而且对我们理解人类进化的独特特征也有价值。
