先天性心臟病并肺動脈高壓患者肺組織eNOS、MMP-1、TIMP-1的表達變化及意義

趙 文,覃家錦,馮 旭,冼 磊,蘇乃偉

(1廣西醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院,廣西南寧 530021;2廣西壯族自治區(qū)梧州市人民醫(yī)院)

肺動脈高壓(PH)是左向右分流型先天性心臟病(CHD)的主要并發(fā)癥之一,其發(fā)病機制復(fù)雜而至今尚未完全闡明[1～3]。本研究對 CHD合并 PH患者肺組織中基質(zhì)金屬蛋白酶-1(MMP-1)、基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制因子-1(TIMP-1)、內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)的mRNA進行了檢測,觀察其表達變化并探討其在PH形成過程中的作用。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 2005年 1月 ～2009年 12月廣西醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院收治的CHD患者 60例,男28例,女 32例;年齡 2～52歲。房間隔缺損 20例,室間隔缺損 24例,室間隔缺損并房間隔缺損 5例,動脈導(dǎo)管未閉 5例,主動脈竇瘤破入右房 3例,心內(nèi)膜墊缺損 2例,左冠狀動脈異位開口于主肺動脈 1例。肺動脈平均壓≤30 mmHg 13例、31～49 mmHg 20例、≥50 mmHg 27例。術(shù)中于右肺邊緣取2.5 cm×1.5 cm×1.0 cm肺組織,剪取0.5 cm×0.5 cm×0.3 cm放入10%甲醛固定,剩余組織-70℃冰箱保存。

1.2 肺細小動脈病理觀察 取甲醛固定肺組織,切片,HE染色,光學顯微鏡下觀察肺細小動脈的形態(tài),按Heath-Edward PH分級法進行分級并分組。

1.3 肺組織中MMP-1 mRNA、TIMP-1 mRNA及eNOSmRNA的檢測 采用RT-PCR技術(shù)。提取總RNA,逆轉(zhuǎn)錄合成cDNA,以cDNA為模板進行PCR反應(yīng)。MMP-1擴增產(chǎn)物為164 bp,TIMP-1擴增產(chǎn)物為529 bp,eNOS擴增產(chǎn)物為422 bp,β-actin擴增產(chǎn)物為247 bp。采用凝膠電泳圖像分析系統(tǒng)進行分析,用目的基因與β-actin兩電泳條帶單位面積內(nèi)的灰度比值表示目的基因的相對含量。

1.4 統(tǒng)計學方法 采用SPSS11.5統(tǒng)計軟件。數(shù)據(jù)比較用t檢驗并進行相關(guān)分析。P≤0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

按照Heath-Edwards PH分級法,60例CHD中,無PH14例(對照組),PHⅠ級18例、Ⅱ級10例、Ⅲ級18例(觀察組)。各組肺組織MMP-1 mRNA、TIMP-1 mRNA、eNOS mRNA表達比較見表1。MMP-1mRNA與TIMP-1 mRNA的表達呈正相關(guān)(r =0.879,P＜0.01);MMP-1mRNA、TIMP-1 mRNA、TIMP-1mRNA/MMP-1 mRNA與PH分級呈正相關(guān)(r分別為0.858、0.802、0.315,P均＜0.05),eNOS mRNA與PH分級呈負相關(guān)(r=-0.714,P＜0.01);TIMP-1 mRNA、MMP-1 mRNA、TIMP-1 mRNA/MMP-1mRNA與eNOSmRNA呈負相關(guān)(r分別為-0.607、-0.642、-0.777,P均＜0.01)。

3 討論

目前認為,在肺動脈血流剪切力、缺氧等因素作用下,肺血管平滑肌細胞增殖遷移、細胞外基質(zhì)(ECM)成分改變、結(jié)締組織不斷沉積導(dǎo)致肺血管痙攣、異常生長和改建,最終形成PH。

MMP-1可降解肺血管壁ECM中的Ⅰ、Ⅲ型膠原[4]。TIMP-1是MMP-1特異性的內(nèi)源性抑制物。正常情況下,二者保持相對平衡。本研究發(fā)現(xiàn), MMP-1mRNA、TIMPmRNA在CHD合并PH患者的肺組織中高表達,TIMP-1 mRNA/MMP-1 mRNA升高,MMP-1 mRNA、TIMP-1 mRNA、TIMP-1 mRNA /MMP-1 mRNA與PH分級呈正相關(guān)。提示CHD合并PH患者的MMP-1和TIMP-1平衡遭到破壞。

表1 各組肺組織MM P-1mRNA、TIMP-1m RNA、eNOS mRNA、TIMP-1mRNA/MM P-1mRNA表達比較(±s)

表1 各組肺組織MM P-1mRNA、TIMP-1m RNA、eNOS mRNA、TIMP-1mRNA/MM P-1mRNA表達比較(±s)

注：與對照組相比,＊P＜0.01;與PHⅠ級相比,△P＜0.01;與PHⅡ級相比,#P＜0.05

一氧化氮(NO)有較強的舒張血管和抑制血管平滑肌細胞增殖作用,內(nèi)源性 NO在血管內(nèi)皮細胞經(jīng)一氧化氮合酶(NOS)催化L-精氨酸而生成。NOS有三種形式即NOSⅠ、Ⅱ、Ⅲ。NOSⅢ又稱eNOS,主要表達于內(nèi)皮細胞,通常與膜蛋白相結(jié)合以維持血管活性,eNOS缺失促進血管重構(gòu)。Brown等[5]研究發(fā)現(xiàn),NO的供給可減少TIMP-1的分泌。動物實驗[6]表明,NO可通過調(diào)節(jié)TIMP-1/MMP-1平衡而減少膠原堆積和增加膠原降解來調(diào)節(jié)高血流所致的肺血管重構(gòu)。本研究表明,CHD合并PH者eNOS mRNA表達降低,且與PH分級及MMP-1 mRNA、TIMP-1 mRNA、TIMP-1 mRNA/MMP-1 mRNA表達呈負相關(guān)。提示eNOS啟動和參與肺血管重構(gòu)的機制可能是通過改變TIMP-1mRNA、MMP-1 mRNA的活性和分泌來實現(xiàn)的。

綜上所述,CHD合并PH患者肺組織中TIMP-1、MMP-1的表達失調(diào),eNOS表達降低,與肺血管的重構(gòu)及PH的形成密切相關(guān)。

[1]Mandegar M,Fung YC,Huang W,et al.Cellular and molecular mechanisms of pulmonary vascular remodeling：role in the development of pulmonary hypertension[J].Microvasc Res,2004,68(2)：75-103.

[2]Farber HW,Loscalzo J.Pulmonary Arterial Hypertension[J].N Engl JMed,2004,351(16)：1655-1665.

[3]王偉,王玉林.肺動脈高壓發(fā)病機制研究進展[J].實用兒科臨床雜志,2008,23(13)：1036-1038.

[4]陳樹寶.小兒心臟病學進展[M].北京：科學出版社,2005：487-506.

[5]Brown DJ,Lin B,Chwa M,etal.Elementsof the nitric oxide pathway can degrade TIMP-1 and increase gelatinase activity[J].Mol Vis,2004,16(10)：281-288.

[6]Junbao D,Hui Y,BingW,etal.Effect of L-arginine on collagen of high flow-induced pulmonary arterial remodeling[J].Circ J,2005, 69(5)：603-608.