胡 慶,張山起,張?zhí)m蘭,朱建忠,閆文革,黃 劍
動脈血壓穩(wěn)定是各系統(tǒng)、器官正常血液供應的前提條件,動脈壓力感受性反射的主要功能是維持血壓穩(wěn)定。血壓異常波動是腦血管病病人發(fā)病早期的常見現象。胱抑素C(cystatin C,Cys C)是半胱氨酸蛋白酶抑制劑超家族成員之一,表達于所有有核細胞中。據文獻報道血清Cys C水平與血管內皮功能有密切關系[1],Cys C可能是高血壓病人靶器官損害的預測因子[2],血壓波動與靶器官損傷的相關系數略高于血壓水平[3]。本研究用去竇弓神經的方法建立血壓波動模型[4],探討血壓波動導致血清Cys C變化與頸總動脈內皮細胞超微結構改變的關系。
1.1 實驗動物 取SD大鼠108只,雌雄不拘,體重175~205 g,購自天津軍事醫(yī)學科學院,編號:SCXX-(軍)2009-003。隨機分為對照組、假手術組、實驗組,每組再分為30 d、60 d、90 d亞組,每組12只。
1.2 血壓波動模型的制備及血壓監(jiān)測 用去竇弓神經的方法建立血壓波動模型,經檢測24 h平均收縮壓和平均舒張壓無變化;24 h收縮壓和舒張壓波動性均較明顯[4]。
1.3 標本采集與處理 以水合氯醛按300 mg/kg腹腔注射麻醉,頸總動脈采血,采用乳膠增強免疫透射比濁法測定血清Cys C,試劑盒購自上海生物科技有限公司,正常值0.40~1.05 mg/L。在無菌條件下迅速用鋒利的刀片切取1 mm3頸總動脈,立即投入戊二醛固定液中,送電鏡室,制作超薄標本,用透射電鏡(Philips CM12)觀察。
2.1 各組大鼠血清Cys C比較 30 d、60 d、90 d時假手術組Cys C與對照組比較差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05);實驗組30 d、60 d、90 d時Cys C較對照組明顯升高(P<0.01);實驗組60 d 與30 d比較、90 d與60 d比較,Cys C明顯增加(P<0.05或P<0.01)。詳見表1。
表1 各組血清Cys C比較(±s) 單位:mg/L
2.2 頸總動脈內皮細胞超顯微結構變化 實驗組30 d、60 d、90 d時頸總動脈內皮細胞電鏡下均可見內膜下結締組織腫脹,內彈性膜局部變窄,內皮細胞質腫脹,部分內皮細胞胞質游離面脫落,可見胞質碎片,吞噬小泡較多,內質網擴張,核間隙擴張,核膜部分缺失,隨時間延長損傷日益嚴重。詳見圖1。
圖1 實驗組頸總動脈內皮細胞電鏡圖
人體Cys C是由122個氨基酸組成的一種低分子量的堿性非糖化蛋白質,基因片段位于20號染色體,屬于一種“看家基因”,在所有的有核細胞中恒定持續(xù)表達。其功能是抑制半胱氨酸蛋白酶,不僅參與細胞內外蛋白水解的調控,還能保護細胞免受不適當的內源性或外源性蛋白酶水解的破壞[5]。
本實驗顯示血壓波動導致頸總動脈內皮細胞損傷,血清Cys C升高,隨時間延長愈加明顯,內皮細胞損傷程度與血清Cys C升高呈正相關。其機制可能是血壓長期劇烈波動直接導致頸總動脈內皮細胞損傷,受損的內皮細胞Cys C合成不足,使此處組織蛋白酶活性不能被抑制,組織蛋白酶降解細胞外基質,引起血管壁結構的進一步破壞[6];機體為達到局部平衡,將合成更多的Cys C來調節(jié)細胞內外蛋白酶的活性,使血清Cys C水平升高[1]。結果導致:①Cys C增多通過調節(jié)蛋白水解和抗蛋白水解的平衡直接影響血管壁重塑[7];②Cys C抑制同型半胱氨酸分解過程中酶的活性,造成血同型半胱氨酸水平上升,同型半胱氨酸促進血管內皮細胞產生大量的過氧化物和氧自由基,自由基進一步損傷內皮細胞[8];③Cys C還參與機體的炎癥反應,促使組織分泌蛋白酶S及K等,促進半胱氨酸蛋白酶在動脈彈性蛋白損傷處的過度表達,進而破壞血管壁的彈力層和膠原纖維。同型半胱氨酸還能促進血管壁中膜平滑肌細胞的增生,低密度脂蛋白氧化加速,促進動脈粥樣硬化,使血管壁增厚[9]。最終減少血管壁細胞外基質的降解而導致血管壁重構[10]。
Cys C還可能與動脈硬化疾病密切相關,病理過程為動脈硬化發(fā)展過程中由于各種損傷、炎癥等使活性氧增多,通過氧化應激及各種炎癥細胞的浸潤使血管內皮細胞受損[11]。血管內皮細胞損傷是動脈硬化的早期階段,血清Cys C與頸動脈粥樣硬化獨立相關[12],Cys C不僅可直接影響動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展以及斑塊破裂,而且可影響中性粒細胞的遷移,促進炎癥反應,參與血管壁、細胞外基質生成和降解的平衡,能增強中性粒細胞的趨化和吞噬能力,有效降低細胞活性氧的生成,促進動脈粥樣斑塊的形成[13-14]。另外,高Cys C還可通過CD40配體免疫炎癥調節(jié)途徑,誘導斑塊內巨噬細胞和血管平滑肌細胞表達基質金屬蛋白酶,導致斑塊破裂[7]。
研究表明,一定程度上頸總動脈粥樣硬化可反映全身動脈粥樣硬化的程度[15]。Cys C通過參與血管壁重構和血管壁內皮細胞的炎癥反應過程,導致動脈粥樣硬化[16]。血清Cys C參與動脈硬化形成并影響動脈硬化斑塊的穩(wěn)定性,減少血管壁外基質的降解,參與動脈血管壁重構,而動脈硬化本質即血管壁重構,故隨著動脈硬化程度加重,血清Cys C水平升高,反過來又將加重動脈硬化[17]。血壓波動對動脈內皮細胞損傷同時導致Cys C升高,Cys C與內皮細胞損傷之間的關系,甚至與動脈硬化的關系尚待進一步研究。