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高血压。作者手稿;PMC 2019年11月1日提供。
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尼姆斯:美国国立卫生研究院140889
PMID:11230375

抗纤维化作用N个-乙酰-丹毒-天冬氨酰-赖氨酰-脯氨酸对醛固酮盐性高血压大鼠心脏和肾脏的影响

摘要

N个-乙酰-天冬氨酰-赖氨酰-脯氨酸(Ac-SDKP)在体外不仅抑制造血细胞增殖,还抑制成纤维细胞增殖和胶原合成。Ac-SDKP还可防止肾血管性高血压(肾素依赖性)大鼠左心室(LV)胶原沉积和细胞增殖。然而,尚不清楚Ac-SDKP在肾素非依赖性高血压(醛固酮盐)模型中是否具有类似的作用。利用循环醛固酮(ALDO)水平慢性升高所造成的高血压大鼠心脏和肾脏纤维化模型,我们检测了Ac-SDKP对血压、心脏和肾脏的纤维化和肥大以及左心室和左肾中增殖细胞核抗原(PCNA)表达的影响。未行肾切除的大鼠分为4组:(1)对照组饮用自来水,(2)大鼠饮用ALDO(0.75μg/h SC)和饮用水中1%NaCl/0.2%KCl(ALDO-盐),(3)接受ALDO-盐类+Ac-SDKP 400的大鼠μ克·千克–1·天–1SC和(4)接受ALDO-盐+Ac-SDKP 800的大鼠μ克·千克–1·d日–1SC.治疗6周后,发现ALDO-盐组血压显著升高,体重和血浆肾素浓度降低(<0.05),左心室和肾脏肥大以及肾损伤,心室和肾脏中的胶原含量显著增加,左心室中的胶原体积分数增加(<0.0001),LV和肾脏的间质和血管周围PCNA阳性细胞显著增加(<0.0001). 800时的Ac-SDKPμ克·千克–1·d日–1显著预防心脏和肾脏纤维化(<0.005),不影响血压或器官肥大。它还以剂量依赖的方式抑制了左心室和肾脏中PCNA的表达。我们得出的结论是,Ac-SDKP可防止ALDO盐高血压大鼠心脏和肾脏中胶原沉积和细胞增殖增加。由于ACE抑制剂增加血浆和组织Ac-SDKP,减少心脏和肾脏纤维化,我们推测Ac-SDKP可能参与ACE抑制剂的抗纤维化作用。

关键词:醛固酮、高血压、盐皮质激素、胶原蛋白、心脏、肾脏

N个-乙酰-芳基-天冬氨酰-赖氨酰-脯氨酸(Ac-SDKP)是多能干细胞增殖的天然抑制剂1,2通常存在于人体血浆和循环单核细胞中被NH裂解成非活性形式2-ACE的末端催化域。4有报道称,服用卡托普利(ACE抑制剂,ACEi)可防止内源性Ac-SDKP降解,并提高其循环和尿液浓度。46然而,Ac-SDKP的抗增殖作用并不局限于造血细胞。我们发现,Ac-SDKP不仅在体外抑制成年大鼠心脏成纤维细胞增殖和胶原合成,而且还减少了增殖细胞核抗原(PCNA)阳性细胞的数量,并阻止了2肾1夹高血压大鼠左心室(LV)胶原沉积增强。7此外,Ac-SDKP为10–7到10–5mol/L显著降低血清诱导的肾成纤维细胞增殖。100 nmol/L卡托普利(ACEi)或10–8mol/L Ac-SDKP,但通过联合治疗显著降低。8在其他研究中,ACEi显著减轻了心肌梗死所致心力衰竭大鼠的心肌纤维化,9在自发性高血压大鼠中,10醛固酮(ALDO)盐处理大鼠11并通过脱氧皮质酮醋酸盐治疗预防大鼠肾纤维化12单侧输尿管梗阻。13因此,人们可能推测ACEi在心脏和肾脏中的抗纤维化作用部分由Ac-SDKP介导;然而,缺乏这方面的直接证据。

大鼠ALDO-盐性高血压的特点是心脏和肾脏间质胶原显著沉积,14,15与间质细胞增殖有关。16为了验证我们的假设,即Ac-SDKP可防止心脏和肾脏中的胶原蛋白沉积和细胞增殖,我们研究了其对ALDO-盐性高血压(肾素非依赖性)大鼠血压和肾脏损伤以及心脏和肾脏肥大、胶原蛋白沉积以及细胞增殖(PCNA表达)的影响。

方法

动物与实验设计

12周龄雄性Sprague-Dawley大鼠(SD;350至375 g;Charles River)用甲氨蝶呤钠(50 mg/kg IP;Breviate,Lilly)麻醉,并切除左肾。d日-醛固酮(ALDO,0.75μ克/小时;Sigma Chemical Co)单独或联合Ac-SDKP通过渗透微型泵(Alzet 2 ML4)皮下注射6周。将ALDO溶解于0.9%NaCl和5 mL/L乙醇中,给接受ALDO的大鼠1%NaCl/0.2%KCl饮用。对照组大鼠也进行了单肾切除。动物分为4组:(1)对照组饮用自来水(n个=12),(2)ALDO-盐+车辆(n个=13),(3)ALDO-盐+Ac-SDKP(400μ克·千克–1·d日–1)(n个=13)和(4)ALDO-盐+Ac-SDKP(800μ克·千克–1·d日–1)(n个=12)。在我们之前的研究中,Ac SDKP为400μ克·千克–1·d日–1显著预防2肾1夹大鼠心脏纤维化;此外,血浆Ac-SDKP在Ac-SDKP中几乎增加了一倍(400和800μ克·千克–1·d日–1)-治疗组大鼠与溶媒比较,仅在800时达到显著水平μ克·千克–1.d日–1因此,在本研究中,我们选择了这两种剂量。这项研究得到了亨利·福特医院实验动物护理委员会的批准。

收缩压测量和样本采集

每周两次测量收缩压(SBP),共6周。治疗6周后,用50 mg/kg戊巴比妥钠麻醉动物,并在肝素化管中收集主动脉血;它在2000年被离心分离在4°C下保存15分钟,血浆在-70°C下储存,直到测量血浆肾素浓度(PRC)。心脏在舒张期停止,脑室内注射15%KCl,然后与右肾一起迅速切除。称重左心室加室间隔(LV)、右心室(RV)、左、右心房和肾脏,从心尖到基底横切成3层。将一片切片快速冷冻在液氮中预冷的异戊烷中,并存储在-70°C下;另一个固定在10%福尔马林溶液中进行形态计量学研究;第三种保存在-20°C下,直到进行羟脯氨酸测定。将肾脏的四分之一固定在4%多聚甲醛溶液中进行组织学研究,并将其余四分之三的湿重≈50 mg冷冻并用于测量羟脯氨酸。

中华人民共和国

血浆(60μ五十) 在37°C的缓冲液(0.1 mol/L磷酸钠、0.02 mol/L Na2EDTA和0.05%PMSF pH 6.5)中与羊血管紧张素原孵育2小时。立即在水中煮沸10分钟,停止培养,并在1680离心混合物15分钟,上清液在-20°C下保存,直到检测。用临床放射免疫试剂盒(DiaSorin)测量生成的血管紧张素I,结果表示为ng-Ang-I·mL血浆–1·小时–1.

羟脯氨酸测定

用羟脯氨酸法测定心肌和肾组织胶原含量。17为此,组织被冻干并称重,然后在0.1 mol/L NaCl和5 mmol/L NaHCO中均质,用相同的溶液洗涤5次,并在110°C下用6N HCl水解16小时。样品经过过滤和真空干燥,然后溶解在蒸馏水中。羟脯氨酸含量用比色法和0至5的标准曲线测定μg羟脯氨酸。数据表示为μg胶原蛋白/mg干重,假设胶原蛋白平均含有13.5%的羟脯氨酸。18

左心室间质胶原体积分数的组织化学分析

10节μ在用3.3 U/mL V型神经氨酸酶(Sigma Chemical Co)预处理后,从每个冷冻切片上切下m厚的切片,分别用(1)荧光素标记的花生凝集素(Vector Laboratories)染色,以描绘肌细胞横截面积(肌细胞体积的指标)和间质空间(由胶原和毛细血管组成)和(2)罗丹明标记单叶灰树凝集素I(GSL I)仅显示毛细血管,因为GSL I选择性地与毛细血管结合。19,20从每个切片上切下两个切片,从每个切片中随机选择4个径向显微视野,并在放大×100倍的条件下用35mm胶片拍摄。用计算机辅助视频密度测定法(JAVA;Jandel)测量总表面积(显微镜视野)、间质空间(胶原+毛细血管)和仅毛细血管所占面积。间质胶原分数的计算方法为间质空间所占的总表面积百分比减去毛细血管所占的总表面积百分比。使用从所有8个领域获得的数据计算平均间质胶原分数。21

左心室和肾皮质PCNA的免疫组织化学染色

第4节μ将m厚的石蜡脱蜡,再水化,并在0.2%柠檬酸(pH 6.0)中煮沸10分钟,以回收抗原。在PBS中洗涤3次,每次5分钟,用封闭血清(1%正常血清)预培养30分钟,然后在室温下用抗PCNA的小鼠单克隆抗体(1:250稀释;Chemicon)培养30分钟。每个切片在PBS中清洗3次,PCNA用Vectastain ABC试剂盒(Vector Laboratories)进行分析。切片用二氨基联苯胺底物(载体)处理并用苏木精复染。对于每个样本,在高倍镜下(×400)检查左心室和肾脏皮质区的12个随机选择的区域。计算具有深棕色细胞核的增殖细胞,并将其表示为每个场PCNA阳性细胞的数量。

肾组织学

右肾用缓冲多聚甲醛(4%)固定,并用Masson三色和周期性酸-Schiff染色。作者之一(L.R.)以盲法对冠状切片进行组织学评估。肾小球损伤采用如上所述的半定量评分方法进行评估,根据肾小球受累的百分比,严重程度从0到4+分级。22肾小球损伤评分(GIS)是通过将严重程度评分的乘积与显示相同严重程度的肾小球百分比相加来计算的。22,23还测定了小管间质损伤(TII)。管腔扩张、间质纤维化和单核细胞浸润的半定量分级为0至5+,平均每节3至5个区域。22,23

统计分析

各组给予ALDO-salt+车辆,Ac-SDKP为400μ克·千克–1·d日–1,Ac-SDKP为800μ克·千克–1·d日–1使用Student的t吨对收缩压、心率、PRC、体重(BW)、左心室重量、心房重量、右心室重量、左心室和右心室胶原、胶原体积分数、左心室PCNA和肾脏PCNA等变量进行测试。由于进行了多次比较,Hochberg的方法用于调整α显著性水平。使用非参数方法分析异常分布变量:Wilcoxon双样本检验。这些变量包括肾脏重量、肾脏胶原蛋白和肾脏损伤评分。再一次α用Hochberg方法进行多重比较,调整显著性水平。数值表示为平均值±SEM。

结果

收缩压、心率、PRC、体重和器官重量

ALDO-salt治疗两周后,ALDO-salt/vehicle组的SBP(n个=13)与对照组相比显著增加(n个=12),在第三周达到最高水平,并在该平台上保持3周。400时的Ac-SDKP(n个=13)或800μ克·千克–1·d日–1(n个=12)持续6周对ALDO-盐治疗大鼠的高血压发展没有影响(图1). 所有4组的心率均无变化。治疗6周后,与对照组相比,ALDO盐治疗组的PRC显著降低,且不受Ac-SDKP的影响(). 对照组的体重明显高于其他3组(<0.001) (). ALDO-盐/溶媒组LV重量显著增加,Ac-SDKP没有抑制这种增加。ALDO盐高血压大鼠的肾脏重量也显著增加,但不受Ac-SDKP的影响。4组间心房重量或右心室重量无显著差异().

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Ac-SDKP治疗ALDO-盐性高血压SD大鼠的收缩压。Ac-SDKP对治疗后1至6周的SBP升高没有影响*<0.001, †与ALDO-盐+载体相比,所有组均<0.05。

6周后测量的收缩压、左心室重量、右心室重量、心房重量、肾脏重量、PRC和体重

ALDO-Salt集团

参数控制组车辆Ac-SDKP(400
μ克·千克–1·d日–1)
Ac-SDKP(800
μ克·千克–1·d日–1)

收缩压(毫米汞柱)122.9±1.3186.0±4.9*188.5±8.7*176.8±7.2*
LV重量,mg949.8±85.01139.2±133.3*1154.4±144.2*1134.8±90.9*
RV重量,mg245.4±44.0211.0±31.3215.7±31.4212.6±38.4
心房重量,mg63.7±10.163.9±9.664.3±16.264.9±11.3
肾重,mg2192.5±53.23618.0±192.9*3388.2±116.6*3383.0±123.3*
PRC,ng·mL−1·小时−112.8±2.23.5±0.8*2.1±0.6*4.0±0.4*
体重,g504.9±26.1374.9±72.9*372.9±44.8*398.4±32.9*
*与对照组相比<0.005。

左心室、右心室和肾脏的胶原蛋白含量

ALDO-盐/载体组的心室胶原显著增加(LV 12.0±1.5μg/mg干燥左心室,右心室11.0±1.1μg/mg干RV)与对照组(LV 7.1±1.1,RV 7.8±0.7)比较(<0.0001),并且在800μ克·千克–1·d日–1(LV 9.4±2.1,RV 8.8±0.9;<0.005) (图2). 我们还观察到溶媒组肾胶原显著增加(27.6±0.8μg/mg干肾)与对照组相比(21.2±0.7)(<0.005),800时Ac-SDKP完全阻止μ克·千克–1·d日–1(20.1±1.1) (<0.005) (图2).

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Ac-SDKP治疗6周后,对照组和ALDO-盐性高血压大鼠(A)LV、(B)RV和(C)肾脏中的胶原沉积,以及LV的(D)胶原体积分数。载体组LV、RV和肾脏中的胶原蛋白含量显著增加。800时的Ac-SDKPμ克·千克–1·d日–1完全阻断肾脏胶原沉积增加,但仅部分阻断左室和右室胶原沉积。Ac-SDKP对LV胶原体积分数的影响与LV胶原含量的变化规律相同*与对照组相比<0.005†<0.005 vs ALDO-盐+车辆<0.05 vs ALDO-盐+载具。

左心室间质胶原体积分数

组织化学分析表明,未经治疗的ALDO-salt大鼠左心室间质胶原体积分数显著增加(<0.0001). 在接受Ac-SDKP治疗的ALDO-salt大鼠中显著降低(800μ克·千克–1·d日–1)(<0.0001) (图2)确认胶原蛋白含量数据。

PCNA在左室和肾皮质的表达

对照组左心室间隙PCNA阳性细胞较少;然而,在ALDO盐处理的大鼠中,它们广泛分布在间质和血管周围空间。同样,在肾皮质中,对照组的肾小管上皮中也检测到少量PCNA阳性细胞,而在ALDO盐处理的大鼠中,它们很容易在肾小管内皮和间质中发现(图3). 肾小球中未发现PCNA阳性细胞。ALDO-盐/载体组LV和肾脏中PCNA阳性细胞显著增加(<0.0001). Ac-SDKP治疗组LV间质、血管周围间隙和肾皮质中PCNA阳性细胞较少(<0.01),尽管其发生频率仍高于对照组(图4).

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对照组、给予ALDO-salt+载体的大鼠和给予ALDO-salt+Ac-SDKP(400或800)的大鼠LV(A)和肾皮质(B)中PCNA阳性细胞(棕色)的免疫组织化学染色μ克·千克–1·d日–1)治疗后6周。苏木精复染,放大×400。

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Ac-SDKP对ALDO-盐治疗6周的大鼠(A)LV间质和(B)肾皮质PCNA阳性细胞数量的影响。ALDO盐处理的LV和肾脏中PCNA阳性细胞明显多于对照组。与ALDO-盐+载体相比,Ac-SDKP以剂量依赖性方式降低PCNA阳性细胞的数量*<0.0001 vs对照组†<0.001 vs ALDO-盐+车辆与ALDO-盐+载具相比,<0.01。

肾小球和肾小管间质损伤

ALDO-salt/vehicle大鼠肾小球和肾小管间质损伤的严重程度分别是对照组的62倍和1.6倍(<0.005). Ac-SDKP倾向于以剂量依赖的方式预防这些损伤,尽管差异不显著(图5).

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Ac-SDKP对ALDO-盐性高血压大鼠(A)肾小球和(B)肾小管间质损伤的影响。ALDO盐诱导的肾小球和肾小管间质损伤(*与对照组相比<0.001)。Ac-SDKP倾向于预防ALDO盐诱导的损伤,但差异不显著。

讨论

据报道,单侧肾切除大鼠循环中ALDO慢性过量,再加上高盐饮食,会导致高血压、左心室和肾脏肥大,心室和肾脏中的胶原蛋白沉积显著。15,16该模型以广泛的心脏和肾脏纤维化为特征,循环肾素-血管紧张素系统受到抑制,ACEi对心脏和肾脏具有抗纤维化作用,而对大鼠血压或心脏和肾脏肥大没有影响,11,24这一发现归因于组织肾素-血管紧张素系统被阻断。然而,其他因素如Ac-SDKP不应排除在这个过程中,因为Ac-SDKP抑制成纤维细胞增殖7,8此外,它存在于ACE存在的组织中,并且几乎完全由ACE水解。4,5,25然而,缺乏Ac-SDKP参与的直接证据。

在本研究中,Ac-SDKP为800μ克·千克–1·d日–1在不影响血压或左室肥厚的情况下,显著预防了右室和左室纤维化。左心室间质胶原体积分数也证实了我们的发现。LV胶原沉积减弱而LV重量无变化不是新现象;其他人报道了螺内酯(一种ALDO受体拮抗剂),26卡托普利(一种ACEi)和坎地沙坦(一种AT1受体拮抗剂)24能够预防盐皮质激素高血压患者的心脏纤维化,但不能预防左室肥厚。我们的结果表明,胶原蛋白仅代表左心室干重的一小部分,这表明胶原蛋白含量的变化不应显著影响左心室重量。Brilla等人27据报道,在压力超负荷后,不仅肥厚的左心室中发现纤维化,而且在血压正常、非肥厚的右心室中也发现纤维化,因此,在该模型中,不考虑血压对胶原蛋白含量增加的贡献。在本研究中,只有高剂量Ac-SDKP(800μ克·千克–1·d日–1)阻止左心室胶原沉积增强;这是用于钝化2肾1夹高血压大鼠增加的LV胶原的两倍剂量。7这种差异的原因尚不清楚。Sun等人11结果表明,ALDO盐治疗4周后,主动脉内皮、主动脉瓣和两心室心肌内冠状动脉的ACE结合增加。6周时,两心室心肌离散区域的ACE活性也显著增加;这些部位对应于显微镜下的疤痕。这些数据表明Ac-SDKP脱分化不仅发生在血管系统中,也发生在间质中。有效剂量的增加可能是由于ALDO-盐性高血压大鼠ACE活性升高所致。11,28

如预期,观察到肾肥大和纤维化。ALDO-salt/vehicle大鼠肾小球和肾小管间质损伤的严重程度分别是对照组的62倍和1.6倍。Ac-SDKP显著抑制肾脏胶原沉积,但对肾脏肥大无影响。Yoshioka等人8据报道,Ac-SDKP(10–7到10–5摩尔/升)。因此,Ac-SDKP可能是肾成纤维细胞增殖的内源性调节剂。Ac-SDKP的肾脏保护作用可能部分归因于抑制肾脏中的细胞增殖和胶原沉积。

在纤维组织形成过程中,间质中富含成纤维细胞和浸润的单核细胞(巨噬细胞)。16,29在ALDO盐性高血压大鼠中,ALDO输注3至6周时,两个心室的间质细胞增殖,并且早在ALDO-盐治疗4周后,间质细胞就与随后的纤维化相关。16此外,据报道,输尿管梗阻所致损伤后肾间质细胞增殖增加,伴有胶原沉积增加。30PCNA是DNA聚合酶δ的一种36-kDa辅助蛋白,在整个细胞周期的细胞内以不同浓度存在,在S期达到最大值。31因此,它是细胞生长S期的指标,使其成为细胞增殖的标志。32在本研究中,我们在ALDO盐治疗的大鼠左心室中观察到弥漫性间质和血管周围PCNA阳性细胞,而在对照组中很少发现阳性细胞。同样,在对照组的肾小管上皮中检测到少量PCNA阳性细胞,而在ALDO盐处理的大鼠中,在肾小管内皮和间质中都很容易发现PCNA阳性的细胞。Ac-SDKP降低了接受ALDO-盐治疗的大鼠LV和肾皮质中PCNA染色阳性的细胞核数量,这可能表明它减弱了该模型中增强的心脏和肾脏细胞增殖。这些结果表明Ac-SDKP不仅阻止多能干细胞和肝细胞的增殖33也包括心脏成纤维细胞和肾细胞。ALDO-盐性高血压大鼠心脏和肾脏中观察到成纤维细胞增殖增加,并与心脏和肾脏纤维化相关。16,32Ac-SDKP的抗纤维化作用可能是由于抑制成纤维细胞增殖和胶原合成,因为在以前的体外研究中,我们发现Ac-SDKP不仅阻止成纤维细胞的增殖(根据H-胸腺嘧啶掺入试验),但也通过羟脯氨酸试验评估胶原合成减弱(表示为μg胶原蛋白/mg蛋白质)和H-脯氨酸掺入(以胶原合成百分比表示)。7

总之,通过Ac-SDKP治疗,大鼠慢性ALDO盐治疗导致的心脏和肾脏纤维化得到改善。在ALDO盐性高血压大鼠模型中,心脏和肾脏间质中的间质和血管周围PCNA阳性细胞明显增多,而心脏和肾脏纤维化明显。Ac-SDKP显著减少PCNA阳性细胞的数量并阻止胶原沉积,类似于在2肾1夹高血压大鼠(肾素依赖性高血压)中发现的有益作用。我们的研究强烈表明,Ac-SDKP通过抑制ALDO-盐性高血压中胶原蛋白的生成和细胞增殖来预防心脏和肾脏纤维化。因为ACEi增加血浆5和组织Ac-SDKP34减少心脏和肾脏纤维化,913我们推测Ac-SDKP可能参与ACEi的抗纤维化作用。

致谢

这项研究得到了AHA科学家发展基金0130128N和NIH基金HL-2898219的支持。

工具书类

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