法洛四聯(lián)癥病兒右心室結(jié)構(gòu)和功能與基質(zhì)金屬蛋白酶的關(guān)系

【關(guān)鍵詞】  法洛四聯(lián)癥;心肌;膠原;基質(zhì)金屬蛋白酶類

　�。壅�要］目的 探討法洛四聯(lián)癥（TOF）病兒右心室結(jié)構(gòu)和功能與心肌膠原代謝和基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）的關(guān)系。方法 應(yīng)用改良BERGMAN法測定23例TOF和18例室間隔缺損（VSD）病兒右心室和右心耳心肌膠原的含量，同時應(yīng)用RT-PCR技術(shù)測定右心室和右心耳心肌組織MMPs mRNA的表達。應(yīng)用放免法測定血清Ⅲ型膠原氨基末端肽（P-Ⅲ-NP）和Ⅰ型膠原羧基末端肽（P-ⅠCP）的濃度，應(yīng)用SONOS-5500彩色多普勒超聲儀測定TOF病兒右心室內(nèi)徑（RVD）、右心室前壁厚度（RVAW）、右心室舒張早期與舒張晚期峰值血流充盈速度的比值（E/A）。結(jié)果 TOF病兒右心室心肌膠原含量、血清P-Ⅲ-NP和P-ⅠCP濃度明顯高于VSD組和健康組兒童，右心室心肌組織MMP-1、MMP-2和MMP-9 mRNA的表達較VSD組明顯下調(diào)。TOF病兒右心室心肌膠原含量、血清P-Ⅲ-NP和P-ⅠCP濃度與E/A呈負相關(guān)，與RVD和RVAW呈正相關(guān);TOF病兒右心室心肌組織MMP-1、MMP-2和MMP-9 mRNA的表達與E/A、RVD和RVAW呈正相關(guān)。結(jié)論 TOF病兒右心室結(jié)構(gòu)和功能與心肌膠原代謝和基質(zhì)金屬蛋白酶的表達密切相關(guān)。

　�。坳P(guān)鍵詞］ 法洛四聯(lián)癥;心肌;膠原;基質(zhì)金屬蛋白酶類

 
　�。跘BSTRACT］ObjectiveTo explore the relationship between the structure and function of right ventricle and matrix metal-loproteinases （MMPs） in children with tetralogy of FALLOT （TOF）. MethodsThe contents of myocardial collagen of right ventricle and right auricle were measured in 18 children with ventricular septal defect （VSD） and 23 with TOF using modified Bergman's method; and the myocardial MMPs mRNA expression was determined by RT-PCR. The concentrations of P-Ⅲ-NP and P-ⅠCP were detected by radioimmunoassay. The internal diameter of right ventricle （RV）， the thickness of the anterior wall of RV， and the ratio of early and late diastolic blood flow filling velocity of RV （E/A） were measured by SONOS-5500 echocardio-graphy. ResultsThe contents of myocardial collagen of RV and the serum concentration of P-Ⅲ-NP and P-ⅠCP in TOF group were higher than those of VSD group and healthy children group. The myocardial mRNA expression of MMP-1， MMP-2， and MMP-9 of RV in TOF group were lower than those of VSD. The content of cardial collagen of RV and serum P-Ⅲ-NP and P-I CP in TOF were negatively correlated with E/A， but positively correlated with IDRV and thickness of anterior wall of RV. The myo-cardial mRNA expression of MMP-1，MMP-2， and MMP-9 of RV in TOF group were positively related with E/A ， RVD and thick-ness of anterior wall of RV. ConclusionThe structure and function of right ventricle in children with TOF were closely related with the metabolism of cardial collagen and the expression of matrix metalloproteinases.

　　［KEY WORDS］tetralogy of FALLOT; myocardium; collagen; matrix metalloproteinases

　　法洛四聯(lián)癥（TOF）病兒術(shù)前由于心肌低氧和右心室壓力負荷的增加，導(dǎo)致右心室心肌纖維化的發(fā)生。心肌纖維化是心臟基質(zhì)成分合成與降解代謝失平衡的結(jié)果，是受損心肌組織僵硬度的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。研究表明，基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）是維持心肌膠原纖維及心臟結(jié)構(gòu)正常的重要因素，MMPs的表達 失調(diào)可導(dǎo)致心肌纖維化的發(fā)生［1］。有關(guān)TOF病兒右心室心肌纖維化與MMPs關(guān)系的研究尚未見報道。本文觀察了23例TOF病兒右心室和右心耳心肌膠原的代謝和心肌組織MMPs mRNA的表達以及TOF病兒右心室結(jié)構(gòu)和功能的變化，旨在探討TOF病兒右心室結(jié)構(gòu)和功能變化與心肌膠原代謝和MMPs表達的關(guān)系。

　　1 資料與方法

　　1.1 對象

　　1.1.1健康兒童組（HC組） 選取健康兒童12例，男7例，女5例;年齡1～6歲，平均3.8歲。

　　1.1.2室間隔缺損組（VSD組） 2002年10月～2003年10月我院收治的18例VSD病兒，男10例，女8例;年齡1～7歲，平均4.2歲。所有病兒肺動脈壓力和心功能正常，其診斷均被手術(shù)所證實，且近期未用過鈣拮抗劑、β受體阻滯劑和血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑。

　　1.1.3TOF組 為同期我院收治的23例TOF病兒，男12例，女11例;年齡1～10歲，平均4.6歲;平均血氧飽和度為0.71±0.06。病兒的診斷被手術(shù)所證實，且近期未用過鈣拮抗劑和β受體阻滯劑。

　　1.2 方法

　　1.2.1血清和心肌組織膠原指標檢測 術(shù)前抽取靜脈血，采用放免法測定血清Ⅲ型膠原氨基末端肽（P-Ⅲ-NP）和Ⅰ型膠原羧基末端肽（P-ⅠCP）濃度。體外循環(huán)前切取右心耳一小塊，大小為0.5 cm× 0.4 cm ，術(shù)中切取右心室心肌組織一小塊，大小為 0.5 cm× 0.4 cm×0.3 cm，-80 ℃冰箱保存。其中一部分右心耳和右心室心肌組織用于MMP-1、MMP-2和MMP-9 mRNA表達的測定，采用RT-PCR方法［2，3］，以吸光度（ A ）表示。分別稱取剩余的右心耳和右心室心肌組織各100 mg，用生理鹽水沖洗后剪碎，用6 mol/L鹽酸于110 ℃水解24 h，然后70 ℃水浴蒸干，加1 mL蒸餾水復(fù)溶、過濾;采用改良的BERGMAN法［4］測定羥脯氨酸濃度，再乘以7.46換算成膠原含量，結(jié)果以每克心肌組織含膠原的量（mg）表示。

　　1.2.2右心室結(jié)構(gòu)和功能的檢測 使用SONOS-5500型彩色多普勒超聲診斷系統(tǒng)測定右心室結(jié)構(gòu)和舒張功能，其檢測指標如下:右心室舒張早期與舒張晚期峰值血流充盈速度的比值（E/A）、室間隔厚度（IVS）、右心室內(nèi)徑（RVD）、右心室前壁厚度（RVAW）和右心室流出道內(nèi)徑（RVOT）。

　　1.2.3統(tǒng)計方法 建立數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用SPSS 10.0軟件包進行分析。組間比較應(yīng)用方差分析，相關(guān)性檢驗采用直線相關(guān)分析。

　　2 結(jié)果

　　2.1各組血清P-ⅠCP和P-Ⅲ-NP濃度的比較 HC組和VSD組間血清P-ⅠCP和P-Ⅲ-NP濃度無顯著差別（ F=3.46，4.28，q=1.02、1.25，P >0.05 ），但TOF組病兒血清P-ⅠCP和P-Ⅲ-NP濃度明顯高于HC組和VSD組（ q=4.67～7.17， P < 0.01 ）。見表1。

　　2.2 VSD組、TOF組病兒心肌膠原含量和MMPs mRNA比較 VSD組和TOF組右心耳心肌膠原含量無明顯差別（ P >0.05），但TOF組病兒右心室心肌膠原含量明顯高于VSD組（ P <0.01）。VSD組和TOF組右心耳心肌MMP-1和MMP-2 mRNA的表達無顯著差別（ P >0.05），但TOF組右心耳心肌MMP-9 mRNA的表達較VSD組病兒減少（ P <0.05）。TOF組病兒右心室心肌MMP-1、MMP-2和MMP-9的 mRNA表達均較VSD組明顯下調(diào)（ P <0.01）。見表2。

　　2.3 三組右心室結(jié)構(gòu)和舒張功能測定結(jié)果比較 VSD組病兒右心室E/A、IVS、RVD、RVAW和RVOT與HC組比較無顯著差別（ F=3.338～ 4.784 ，q=0.891～1.114，P >0.05），但TOF組病兒E/A、RVOT明顯低于HC組和VSD組（ q= 4.778～ 5.635 ，P <0.01），而IVS和RVAW明顯高于HC組和VSD組（ q=5.837～6.718，P <0.01）。見表3。

　　表1 三組血清P-ⅠCP、P-Ⅲ-NP濃度比較（略）

　　表2 VSD組和TOF組心肌膠原含量及MMPs mRNA比較（略）

　　與TOF組比較，*t=2.226～10.230，P<0.05、0.01

　　表3 三組右心室結(jié)構(gòu)和舒張功能測定結(jié)果（略）

　　2.4 VSD組和TOF組病兒右心室結(jié)構(gòu)和舒張功能與MMPs等指標的關(guān)系　TOF病兒血清P-ⅠCP和P-Ⅲ-NP濃度與右心室E/A呈負相關(guān)（ r=-0.554、-0.513，P < 0.01 ），與RVD和RVAW呈正相關(guān)（ r=0.416～ 0.498 ，P <0.05）;TOF病兒右心室心肌MMP-1和MMP-9的mRNA表達與其右心室E/A、RVD、RVAW和RVOT均呈正相關(guān)（ r=0.411～0.484， P < 0.05），MMP-2 mRNA表達與右心室E/A、RVD、RVAW呈正相關(guān)（ r=0.427～0.501，P < 0.05 ），與RVOT無相關(guān)性（ r=0.391，P >0.05）;TOF病兒右心室膠原含量與右心室的E/A呈負相關(guān)（ r=-0.612，P <0.01），與IVS、RVD、RVAW和RVOT呈正相關(guān)（ r=0.477～0.495，P <0.05）。VSD病兒僅右心室心肌膠原含量與右心室E/A呈負相關(guān)（ r=-0.467，P <0.05）。

　　3 討論

　　心肌纖維化是指心肌膠原濃度或膠原容積分數(shù)的顯著升高，分為修復(fù)性纖維化和反應(yīng)性纖維化。前者常見于心肌缺血和擴張性心肌病，由于膠原網(wǎng)絡(luò)破壞和連接網(wǎng)索破裂而導(dǎo)致膠原重構(gòu);后者常見于心臟長期壓力負荷過度的情況下，導(dǎo)致心肌肥大及膠原含量的過度增加［5］。TOF病兒由于存在慢性低氧和嚴重的右心室壓力負荷過度，導(dǎo)致心肌纖維化的發(fā)生，其類型可能為混合性的。本文結(jié)果亦顯示，TOF病兒右心室心肌膠原的含量明顯增加，同時反映心肌纖維化程度的血清P-Ⅲ-NP和P-ⅠCP濃度亦明顯增加，表明TOF病兒右心室心肌膠原代謝異常，提示右心室心肌纖維化的發(fā)生。已證實MMPs的表達失調(diào)是導(dǎo)致心肌纖維化的重要原因。SIVASUBRAMANIAN等［6］采用轉(zhuǎn)基因大鼠，使其心臟因過度表達腫瘤壞死因子而導(dǎo)致心肌重構(gòu)及心室擴大，來研究不同時期內(nèi)MMPs活性與心肌纖維化、心室重構(gòu)及心室擴大的關(guān)系，結(jié)果顯示，8～12周后心肌纖維膠原含量增加，MMPs活性下降;此外，還觀察到在心肌纖維膠原含量增加的同時并未發(fā)現(xiàn)心室進一步擴大;提示MMPs是導(dǎo)致心室重構(gòu)、心肌纖維化的直接原因。本文結(jié)果亦顯示，TOF病兒在右心室心肌膠原含量明顯增加的同時，心肌組織MMP-1、MMP-2和MMP-9 mRNA的表達也呈明顯下調(diào)，提示TOF病兒右心室心肌MMPs表達失調(diào)。心肌組織中的MMPs主要由成纖維細胞產(chǎn)生，MMP-1的主要水解底物是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型膠原纖維，而MMP-2和MMP-9主要水解變性膠 原及基膜的主要成分Ⅳ型膠原。因此，MMPs表達減少將導(dǎo)致心肌膠原分解減少，心肌內(nèi)膠原堆積，從而導(dǎo)致心肌纖維化。MMPs的表達和活性受轉(zhuǎn)錄（酶原合成）、酶原激活及其抑制劑3個水平的調(diào)控。近年研究表明，機械應(yīng)力和室壁張力對MMPs也具有調(diào)節(jié)作用，對心臟成纖維細胞的機械牽拉和室壁張力的增加早期可使MMP-2和MMP-9的基因表達增強，但晚期其表達則明顯下降［7］。由于TOF病兒右心室壓力負荷明顯增加，導(dǎo)致心室壁張力亦明顯增加，勢必影響MMP-2和MMP-9的表達。本文結(jié)果印證了上述結(jié)論。心肌纖維化將導(dǎo)致心室的結(jié)構(gòu)和功能的變化，使舒張功能發(fā)生障礙，心室?guī)缀螛?gòu)型發(fā)生改變。本文結(jié)果表明，TOF病兒右心室舒張功能和幾何構(gòu)型異常;同時，TOF病兒右心室膠原含量、血清P-ⅠCP和P-Ⅲ-NP濃度與右心室E/A比值呈負相關(guān)，與RVD和RVAW呈正相關(guān);TOF病兒右心室心肌組織MMP-1、MMP-2和MMP-9的 mRNA表達與右心室E/A、RVD、RVAW均呈正相關(guān)，MMP-1和MMP-9的 mRNA表達還與RVOT呈正相關(guān);提示右心室心肌的膠原代謝和MMPs的表達與右心室結(jié)構(gòu)和功能密切相關(guān)。

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