β3腎上腺素能受體激動(dòng)對(duì)慢性心力衰竭大鼠心臟重構(gòu)及血流動(dòng)力學(xué)的影響

李彪，趙強(qiáng)，許頂立，曾芳，吳同果

·基礎(chǔ)與實(shí)驗(yàn)研究·

β3腎上腺素能受體激動(dòng)對(duì)慢性心力衰竭大鼠心臟重構(gòu)及血流動(dòng)力學(xué)的影響

李彪，趙強(qiáng)，許頂立，曾芳，吳同果

目的：探討 β3腎上腺素能受體 (β3-adrenoreceptor,β3-AR)激動(dòng)對(duì)慢性心力衰竭 (心衰 ) 大鼠心臟重構(gòu)及血流動(dòng)力學(xué)的影響。

心力衰竭；β3腎上腺素能受體；大鼠；心臟重構(gòu)；血流動(dòng)力學(xué)

(Chinese Circulation Journal, 2013,28:455.)

心力衰竭（心衰）是各種心臟疾病發(fā)展的最終階段，心衰患者 1 年內(nèi)的累積再住院或死亡率為34.3%[1]。β 受體阻滯劑是治療心衰的重要藥物，個(gè)體化調(diào)整 β 受體阻滯劑，會(huì)使心衰患者更大獲益[2]。β1腎 上 腺 素 能 受 體 (adrenoreceptor, AR)、β2-AR、β3-AR 屬于 G 蛋白偶聯(lián)受體超家族。心衰時(shí)，心肌 β3-AR 表達(dá)上調(diào)[3,4]，并與心室重構(gòu)及心功能不全的程度相一致。目前對(duì)于 β3-AR 激動(dòng)對(duì)于心臟收縮功能影響的研究結(jié)果卻存在不一致性：部分研究提示 β3-AR 激動(dòng)對(duì)于心臟呈正性肌力作用或無(wú)影響，也有研究表明 β3-AR 激動(dòng)對(duì)于心臟呈負(fù)性肌力作用。本研究建立心衰大鼠模型，探討 β3-AR激動(dòng)對(duì)衰竭心臟重構(gòu)及血流動(dòng)力學(xué)的影響。

1 材料與方法

心衰大鼠模型的建立：實(shí)驗(yàn)時(shí)間為 2012-03-01 至 2012-09-15，實(shí)驗(yàn)對(duì)象為體重 200～250 g，8 周齡清潔級(jí)雄性 Wistar 大鼠 24 只，隨機(jī)分為假手術(shù)組 (n=6)，并用主動(dòng)脈縮窄法建立慢性心衰模型（n=18）。大鼠以 20% 烏拉坦 (0.3 ml/100 g)腹腔注射麻醉，仰臥位固定、去腹毛、消毒，沿腹正中線切開皮膚及肌層，分離出腹主動(dòng)脈，在腎動(dòng)脈上方將腹主動(dòng)脈與鈍頭 9 號(hào)探針 (外徑 0.8 mm)一起結(jié)扎后，小心抽出針頭。術(shù)后腹腔內(nèi)滴注青霉素，分別縫合肌層和皮膚。結(jié)扎線留置持續(xù)縮窄腹主動(dòng)脈，使后負(fù)荷增加，逐步進(jìn)展至心衰。而假手術(shù)組同樣經(jīng)麻醉、開腹及分離動(dòng)脈等步驟，但不予動(dòng)脈縮窄。

實(shí)驗(yàn)分組：大鼠由專人在廣東省動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心飼養(yǎng)，模型開始（腹主動(dòng)脈縮窄），12 周后假手術(shù)組6只大鼠全部存活，用主動(dòng)脈縮窄法建立的慢性心衰模型 18 只大鼠中存活 16 只，將存活的大鼠隨機(jī)分為心衰組（n=8）和 β3-AR 藥物組（n=8），β3-AR藥物組大鼠尾靜脈注射 β3-AR 特異性激動(dòng)劑 BRL-37344（Sigma,美 國(guó) ），0.4 nmol/（kg·min） 注 射 10 min、每周 2 次、連續(xù) 4 周。假手術(shù)組、心衰組尾靜脈注射等量的生理鹽水。4周后假手術(shù)組、心衰組大鼠全部存活，β3-AR 藥物組大鼠死亡 1 只（n=7）。超聲心動(dòng)圖參數(shù)、血流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)提示大鼠心衰模型建模成功（數(shù)據(jù)見結(jié)果部分）。

超聲心動(dòng)圖檢測(cè)：大鼠以氯胺酮 (50 mg/kg)和甲 苯噻嗪 (0.5 mg/kg)肌 肉注 射麻 醉后， 仰臥 位固定、剪去大鼠左胸前毛。在其前兩爪、左后爪貼上電極片，并連接心電圖。使用經(jīng)胸超聲心動(dòng)圖儀(Vevo2100, Isualsonics, Canada)評(píng)估心臟結(jié)構(gòu)和功能，反映心臟結(jié)構(gòu)的指標(biāo)包括左心室舒張末期內(nèi)徑、左心室收縮末期內(nèi)徑、室間隔舒張末期厚度和左心室后壁舒張末期厚度。左心室重量采用以下計(jì)算公式：1.04[(左心室舒張末期內(nèi)徑 + 室間隔舒張末期 厚度+ 左心室后壁舒張末期厚度 )3- (左心室舒張末期內(nèi)徑 )3]-14 g。反映心臟功能的指標(biāo)包括左心室射血分?jǐn)?shù)和短軸縮短率。每個(gè)指標(biāo)均取5個(gè)心動(dòng)周期的平均值。

血流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)：麻醉大鼠，經(jīng)右頸總動(dòng)脈插管（傳感器）入左心室；同時(shí)從右側(cè)頸外靜脈插入導(dǎo)管，送到上腔靜脈，先后進(jìn)入右心房、右心室、肺動(dòng)脈，應(yīng)用BL-410生物機(jī)能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)完成血流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)。穩(wěn)定 10 min 后，測(cè)定心率、左心室收縮末壓、左心室舒張末壓、左心室內(nèi)壓最大上升和下降速率、平均肺動(dòng)脈壓。各數(shù)值均為10個(gè)心搏的平均值。

2 結(jié)果

3組大鼠超聲心動(dòng)圖參數(shù)的變化：與假手術(shù)組比較，β3-AR 藥物組和心衰組的左心室舒張末期內(nèi)徑、左心室收縮末期內(nèi)徑、室間隔舒張末期厚度、左心室后壁舒張末期厚度和左心室重量均顯著增加（P＜0.05或P＜0.01）；而左心室射血分?jǐn)?shù)和短軸縮短率均顯著降低（P＜0.05）,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與心衰組比較，β3-AR 藥物組的左心室舒張末期內(nèi)徑、左心室收縮末期內(nèi)徑、室間隔舒張末期厚度、左心室后壁舒張末期厚度和左心室重量均顯著增加（P＜0.05 或P＜0.01）；而左心室射血分?jǐn)?shù)和短軸縮短率均顯著降低（P＜0.05）,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。表1

表1 3 組大鼠超聲心動(dòng)圖參數(shù)的變化（±s）

3組大鼠血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的變化：與假手術(shù)組比較，β3-AR 藥物組和心衰組大鼠心率顯著增快、左心室舒張末壓、左心室內(nèi)壓最大下降速率、平均肺動(dòng)脈壓均顯著升高（P＜0.01）；而左心室收縮末壓、左心室內(nèi)壓最大上升速率均顯著降低（P＜0.01），差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與心衰組比較，β3-AR 藥物組的左心室舒張末壓、左心室內(nèi)壓最大下降速率、平均肺動(dòng)脈壓均顯著升高（P＜0.01）；而左心室收縮末壓、左心室內(nèi)壓最大上升速率均顯著降低（P＜0.01），差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。表2

表2 3 組大鼠血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的變化（±s）

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn) β3-AR 特異性激動(dòng)劑 BRL-37344加重心衰大鼠的心臟重構(gòu)及促進(jìn)衰竭心臟收縮功能下降，促進(jìn)心衰大鼠血流動(dòng)力學(xué)的惡化，與目前大部分研究結(jié)果相似。

Stephane 等[4]發(fā) 現(xiàn)， 心 衰 患 者 的 心 臟 β3-AR mRNA 表達(dá)明顯增加，β3-AR 蛋白較正常心臟含量高 2～3 倍，Gi蛋白亦升高，提示 β3-AR 受體激動(dòng)直接對(duì)心肌產(chǎn)生了負(fù)性肌力作用。目前大多數(shù)學(xué)者認(rèn) 為 β3-AR 介 導(dǎo) 負(fù) 性 肌 力作用[5，6]。 其 細(xì) 胞 內(nèi) 的作用機(jī)制為：β3-AR 與 Gi/o 蛋白偶聯(lián)，刺激一氧化氮合酶（NOS）,導(dǎo)致一氧化氮（NO）產(chǎn)生 ,細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸鳥苷（cGMP）增加[5-7]。細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸鳥苷增加通過(guò)兩個(gè)細(xì)胞內(nèi)途徑降低心肌收縮力的[8]：①激活細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸鳥苷依賴的蛋白激酶，降低 L-型鈣通道鈣流或降低肌絲蛋白變化引起收縮反應(yīng)；②細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸鳥苷激活磷酸二酯酶，降低環(huán)磷酸腺苷（cAMP）水平。

田穎等[9]用異丙腎上腺素（ISO）誘導(dǎo)心衰大鼠模型研究 BRL-37344 對(duì)心衰的影響，發(fā)現(xiàn)心衰組和 β3-AR 藥物組大鼠血漿腫瘤壞死因子 -α、血管緊張素 II、內(nèi)皮素 -1 均明顯高于對(duì)照組（P＜0.01）, β3-AR 藥物組內(nèi)皮素 -1、血管緊張素 II 水平均高于心衰組（P＜0.01）。心衰進(jìn)展至 6 周時(shí) β3-AR 藥物組上述指標(biāo)均高于 2 周時(shí)水平（P＜0.01）。Kitamura 等[10]發(fā)現(xiàn) BRL37344 濃度在 10-11～10-8mmol/L 時(shí)，對(duì)正常豚鼠心功能產(chǎn)生劑量依賴的負(fù)性肌力作用，和對(duì)照組相比，左心室舒張壓（LVDP）最大降至（80±2）%，左心室壓力上升速率（+dp/dt）降至（81±2）%，左心室壓力下降速率（-dp/dt）降至（81±3）%，鈣瞬變幅度也降至（92±3）%。

目前對(duì)于 β3-AR 在心衰發(fā)病機(jī)理中的影響未完全闡明，結(jié)論也不一致，有待更深入的研究明確。

[1]孫路路 , 呂蓉 , 梁濤 , 等 . 心力衰竭患者出院后 1 年內(nèi)預(yù)后狀況及影響因素分析 . 中國(guó)循環(huán)雜志 , 2013, 28: 125-128.

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[4]Stephane M, Lester K, Olivier F, et al. Upregulation of β3-adrenoceptors and altered contractile response to inotropic amines in human failing myocardium. Ciculation, 2001, 103: 1649-1655.

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[9]田穎 , 李為民 , 孔一慧 . β3受體激動(dòng)劑 BRL37344 促進(jìn)大鼠心力衰竭及可能的作用機(jī)制 . 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床 , 2005, 25: 517-520．

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Effect of β3-Adrenoreceptor Agonist BRL-37344 on Cardiac Remodeling and Hemodynamic in Chronic Heart Failure Model in Rats

LI Biao, ZHAO Qiang, XU Ding-li, ZENG Fang, WU Tong-guo.
Department of Cardiology, The Forth Affiliated Hospital of Jinan University and Red Cross Hospital of Guangzhou City, Guangzhou (510220), Guangdong, China
Co-Corresponding Author: ZHAO Qiang, Email: scheldon@163.com, XU Ding-Li, Email: dinglixu@fimmu.com

Objective: To investigate the effect of selective β3-adrenoreceptor (β3-AR) agonist BRL-37344 on cardiac remodeling and hemodynamic in chronic heart failure (CHF) model in rats.Methods: A total of 24 male Wistar rats were divided into 3 groups. Sham operation group, n=6, the rest 18 rats were established for CHS model and 16 survival rats were further divided in 2 groups, CHF group and CHF with BRL-37344 group, in which the rats received BRL-37344 at 0.4 nmol/kg·min, twice/week for 4 weeks. n=8 in each group. Echocardiography was performed to assess the cardiac structure and function, some hemodynamic indicators were measured by BL-410 biological experimental system in all animals.Results: ① By echocardiography examination, compared with Sham operation group or CHF group, CHF with BRL-37344 group showed increased LVEDD, LVESD, left ventricular thickness at diastole and left ventricular weight, P＜0.05 or P＜0.01; while decreased LVEF, P＜0.05. ② For hemodynamic changes, compared with Sham operation group or CHF group, CHF with BRL-37344 group had increased LVEDP and MPAP, P＜ 0.01; while decreased LVESP, P＜0.01.Conclusion: β3-adrenoreceptor agonist BRL-37344 may aggravate cardiac remodeling and systolic function and further worsening the hemodynamic in CHF model in rats.

Heart failure; β3-adrenoreceptor; Rat; Cardiac remodeling; Hemodynamic

2013-06-17）

（編輯：梅平）

510220 廣東省廣州市，暨南大學(xué)醫(yī)學(xué)院第四附屬醫(yī)院 廣州市紅十字會(huì)醫(yī)院 心血管內(nèi)科（李彪、趙強(qiáng)、曾芳、吳同果）；南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院 心血管內(nèi)科（許頂立）

李彪 主治醫(yī)師 博士研究生 主要從事心血管疾病的診療和研究工作 Email: libiao2025@163. com

趙強(qiáng) Email: scheldon@163.com 共同通訊作者：許頂立 Email: dinglixu@fimmu.com

R541

A

1000-3614（2013）06-0445-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2013.06.014

方法：24 只 Wistar 大 鼠分 為 假手 術(shù)組 (n=6)， 其余 大 鼠用 主動(dòng)脈 縮窄 法 建立 慢 性心 衰模 型 后，分 為 心衰 組 (n=8)和 β3-AR 藥物組 [n=8，經(jīng)尾靜脈注射 β3-AR 特異性激動(dòng)劑 BRL-37344 0.4 nmol/（kg·min）, 注射 10 min，每周 2 次，連續(xù) 4 周 ]，隨后用超聲心動(dòng)圖檢測(cè)心臟結(jié)構(gòu)和功能，應(yīng)用 BL-410 生物機(jī)能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)完成血流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)。

結(jié)果：① 3 組大鼠超聲心動(dòng)圖參數(shù)的變化：與假手術(shù)組或心衰組比較，β3-AR 藥物組的左心室舒張末期內(nèi)徑、左心室收縮末期內(nèi)徑、室間隔舒張末期厚度、左心室后壁舒張末期厚度和左心室重量均顯著增加（P＜0.05 或P＜0.01），而左心室射血分?jǐn)?shù)和短軸縮短率均顯著降低（P＜0.05）,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。② 3 組大鼠血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的變化：與假手術(shù)組或心衰組比較，β3-AR 藥物組的左心室舒張末壓、左心室內(nèi)壓最大下降速率、平均肺動(dòng)脈壓均顯著升高（P＜0.01），而左心室收縮末壓、左心室內(nèi)壓最大上升速率均顯著降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。

結(jié)論：β3-AR 特異性激動(dòng)劑 BRL-37344 加重心衰大鼠的心臟重構(gòu)及促進(jìn)衰竭心臟收縮功能下降，促進(jìn)心衰大鼠血流動(dòng)力學(xué)惡化。