慢性心衰大鼠心肌Klotho、Col I和ColⅢmRNA的表達及其相關性

王 歡，劉 茜，李 紅，楊曉華，尹 娜，楊 靜，李 媛，潘興華，魏 玲

Klotho基因是1997年Kuro等[1]研究自發性高血壓大鼠時偶然發現的新型抗衰老基因，敲除Klotho基因的小鼠會過早出現與衰老相關的表型，如皮膚萎縮、肺氣腫、糖代謝異常、骨質疏松等，甚至導致壽命縮短。Semba等[2]研究發現，血漿中Klotho高表達是社區成年居民較少發生心血管疾病，如冠狀動脈疾病、心力衰竭、外周動脈疾病的獨立保護因素。本實驗擬研究慢性心衰大鼠心肌Klotho基因表達，及其與心肌Ⅰ型和Ⅲ型膠原表達的相關性，探討其抗心肌纖維化的作用機制。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 SPF級健康雄性SD大鼠20只，由昆明醫科大學動物實驗中心提供[許可證號：SCXK（滇）2011-0005]，鼠齡約 3 月齡，體重約（300±30）g，其中10只大鼠用于心衰大鼠模型制備,10只為正常對照組。

1.2 實驗材料 胎牛血清（BI公司），胰蛋白酶-EDTA消化液（Solarbio公司），慢病毒載體LV-EGFP（上海吉凱生物有限公司），鹽酸異丙腎上腺素注射液(上海禾豐制藥有限公司)，Masson染色試劑盒（武漢谷歌生物科技有限公司），DMEM-F12培養基（HyClone公司）。

1.3 心衰模型的建立及實驗分組 20只SD大鼠經過適應性喂養1 w后，隨機分成正常對照組與心衰模型組，心衰模型組大鼠連續腹腔給予異丙腎上腺素注射，3 mg/(kg·d)，共 14 d。 建模 2 w 后行超聲心動圖測定，左心室射血分數＜50%的大鼠定義為慢性心衰大鼠。動物實驗方案均由醫院倫理委員會批準。

1.4 檢測指標

1.4.1 心/體重指數 稱取各組建模或喂養2 w后大鼠體重，麻醉后，剪開胸腔，取出心臟，用冰生理鹽水洗滌血污，剔除脂肪、血管等非心肌組織后，無菌紗布吸干心臟表面液體，稱取心臟重量，計算心臟濕重/體重指數（HW/BW）。

1.4.2 心肌組織中 Klotho、CollagenⅠ、CollagenⅢmRNA的表達量 采取大鼠心肌組織,用實時定量聚合酶鏈反應（RT-PCR）檢測。根據RNAiso Plus使用說明書的操作步驟提取總RNA，使總RNA濃度在 3～5 μg/μl，A260/A280 比值在 1.8～2.0。 取 2 μg總RNA，按照GoScriptTM Reverse Transcription System Kit說明書配制20 μl逆轉錄系統，所得產物cDNA置于-20℃保存。實時熒光定量PCR儀擴增大鼠 Klotho、ColⅠ、Collagen Ⅲ，循環條件：預變性95℃10 min，再一步變性95℃、15 s，退火延伸60℃、60 s，共40個循環。PCR結束后，根據每個樣本反應后達到熒光信號閾值的循環數（Ct值），計算2-△△Ct值，對比分析兩組Klotho、CollagenⅠ、CollagenⅢ基因的mRNA表達差異。 引物見表1。

1.5 統計學方法 應用SPSS18.0軟件進行分析，計量資料以均數±標準差表示，心重/體重指數采用單因素方差分析，多個樣本均數間的兩兩比較采用LSD-t檢驗；兩變量相關性分析采用Pearson法，P＜0.05為差異有統計學意義。

表1 Klotho、CollagenIa1、CollagenⅢa1PCR擴增引物序列

2 結果

2.1 兩組心重/體重指數及心功能檢測結果 建模或喂養2 w后，心衰模型組的心重/體重指數為（6.01±0.30）%，明顯高于正常對照組（4.12±0.25）%(P＜0.01)。超聲心動圖結果顯示：心衰模型組大鼠的射血分數（EF）為（39.53±2.55）%，顯著低于正常對照組的（70.66 4.08）%（P＜ 0.01）。

2.2 兩組心肌 Klotho和 Collagen I、CollagenⅢmRNA表達量比較 RT-PCR檢測結果顯示，兩組心 肌 組 織 中 Klotho、Collagen I和 CollagenⅢmRNA均有表達。心衰模型組的Klotho較正常組顯著降低（P＜ 0.05），而 CollagenⅠ和 CollagenⅢ的mRNA相對表達量較正常對照組顯著增加（P＜0.05）。 見表 2。

2.3 各指標間相關性分析結果 Pearson相關分析結果顯示，心肌Klotho mRNA與CollagenⅠmRNA和CollagenⅢ mRNA表達量均呈負相關（r=－0.578、0.558，P＜ 0.05）。

3 討論

表2 兩組心肌KIotho和CoIIagenⅠ、CoIIagenⅢmRNA表達量比較

心肌纖維化是心臟重構的重要病理基礎，心肌膠原的沉積是心肌纖維化的主要病理基礎[3]。近年來眾多研究證實，Klotho基因能抑制心肌纖維化及心肌細胞凋亡，改善心肌重構[4-5]。Xie等[6]研究發現，Klotho蛋白通過抑制瞬時受體電位通道-6（TRPC-6)，阻滯了Klotho基因缺陷小鼠心肌病理性重構及纖維化的發生。Zhang等[7]研究表明，Klotho蛋白主要通過阻滯胰島素生長因子(IGF1)/磷脂酰肌醇-3-羥激酶（PI3K）信號通路介導的離子通道胞吐作用，降低細胞膜上TRPC6的含量，發揮心臟保護作用。有研究表明[8]，血循環中的Klotho能維持血管內皮完整性，保護血管通透性。但Klotho基因改善心肌纖維化的機制仍不甚清楚。

本研究在既往研究的基礎上，進一步應用RT-qPCR法研究慢性心衰大鼠心肌中Klotho基因與心肌CollagenⅠmRNA和CollagenⅢmRNA表達的相關性。結果表明，心衰大鼠的心肌Klotho mRNA的表達量較正常對照組顯著降低（P＜0.05），而Collagen I和CollagenⅢmRNA的表達量較正常對照組顯著增加（P＜0.05），說明心衰導致了心肌細胞的抗衰老功能減低，而纖維化傾向增加。進一步相關分析顯示，心衰大鼠心肌Klotho mRNA表達量與心肌CollagenⅠmRNA和CollagenⅢmRNA的表達量均呈負相關，提示 Klotho和 CollagenⅠ、CollagenⅢ之間可能存在相互調節關系，這可能是Klotho基因抑制心肌纖維化的機制。

[1] Kuro M,Matsumura Y,Aizawa H,et al.Mutation of the mouse Klotho gene leads to a syndrome resembling ageing [J].Nature,1997,390(6655):45-51.

[2] Semba RD,Cappola AR,Sun K,et al.Plasma klotho and cardiovascular disease in adults[J].Am Geriatr Soc,2011,59(9):1596-1601.

[3] Hu SS,Kong LZ,Gao RL,et al.Outline of the report on cardiovascular disease in China [J].Biomed Environ Sci,2012,25(3):251-256.

[4] Li X,Han J,Li L,et al.Effect of farnesyltransferase inhibition on cardiac remodeling in spontaneously hypertensive rats[J].International Journal of Cardiology,2013,168(4):3340-3347.

[5] 賈政，魏玲，劉茜,等.重組腺病毒介導Klotho基因轉導對大鼠心力衰竭心肌重構的影響[J].中華心血管病雜志,2015,43(3):219-226.

[6] 張軍，代文靜，周敬群.抗衰老Klotho蛋白減輕大鼠乳鼠心肌細胞缺氧/復氧損傷[J]，中國病理生理雜志,2015,21(6):980-987.

[7] Zhang W,Xue D,Hu D,et al.Secreted klotho protein attenuates oeseogenic differentiation of human bone marrow mesenchymal Stem cells in vitro via inactivation the FGFR1/ERK signaling pathway[J].Growth Factors,2015,33(5-6):356-365.

[8] Kusaba T,Okigaki M,Matui A,et al.Klotho is associated with VEGF receptor-2 and the transient receptor potential canonical-1 Ca2+channel to maintain endothelial integrity[J].Proc Nat Acad Sci,2010,107(45):19308-19313.