左向右分流减缓肺动脉高压大鼠心脏重构

目的 左向右分流型先心病相关肺动脉高压患者预后要显著好于特发性肺动脉高压患者,但具体机制不清。本项目旨在制作特发性肺动脉高压与先心病合并肺动脉高压大鼠模型,比较两种模型在肺血管重构和心脏重构方面的异同。方法 雄性SD大鼠分成3组:对照组(n=8),单纯野百合碱(monocrotaline, MCT)组(50 mg/kg)模拟特发性肺动脉高压(n=8);颈部动静脉分流手术+MCT组(50 mg/kg)模拟左向右分流型先心病合并肺动脉高压(n=8)。造模后3周进行超声心动图检测、左右心导管测压和肺组织病理学染色,比较大鼠心肺表型。结果 与对照组相比,单纯MCT组和手术+MCT组大鼠在术后3周右室肥厚、右室功能障碍、平均肺动脉压、肺血管重构等多项指标上均无明显差异。但在左心相关多项指标上,手术+MCT组大鼠显著优于单纯MCT组。与对照组相比,手术+MCT组大鼠舒张期左室腔径(left ventricular internal diame, LVID;d)未降低,左心射血分数(ejection fraction, EF)未升高;手术+MCT组大鼠右心等容收缩期心室内压上升最大速率(maximal ventricular pressure rising rate, dp/dt Max)和等容舒张期心室内压下降最大速率(maximal rate of decrease of ventricular pressure, dp/dt Min)均低于单纯MCT组(P<0.05)。结论 左向右分流手术不能改变MCT诱导产生的肺动脉高压和右心重构,但能够产生左心代偿作用,可能有利于患者预后。本项目动物模型为研究特发性肺动脉高压及先心病相关肺动脉高压的不同病理机制建立基础。

温度对平流层飞艇蒙皮渗透的影响研究

氦气填充的平流层飞艇在临近空间环境中运行,受到太阳辐照,蒙皮温度变化较大。蒙皮的氦气渗透关系着平流层飞艇运行的时间等问题。从理论分析与实验角度得到温度与蒙皮渗透性的关系,通过数值计算平均渗透率,结合飞艇外形及内部压力范围,估算飞艇的寿命。

缺氧诱导BMPR2突变大鼠左心室损伤

目的研究骨形态发生蛋白2型受体(BMPR2)基因突变对左心室结构与功能的影响。方法利用CRISPR-Cas9技术构建Bmpr2^(+/R491W)突变型大鼠,在基线期以及单纯低氧[吸入氧浓度(FiO_(2))=10%]刺激3周后通过超声、左右心导管以及病理实验检测大鼠左心室、右心室、肺血管表型;通过定量聚合酶链反应(quantitative polymerase chain reaction,QPCR)检测心力衰竭分子标志物,通过免疫印迹检测BMPR2通路活性。结果基线情况下,Bmpr2^(+/R491W)突变型大鼠无明显表型异常。经过3周低氧刺激,Bmpr2^(+/R491W)突变型大鼠与野生型大鼠均发生了肺动脉高压,肺动脉压力与右心室重构程度相似,差异无统计学意义。低氧刺激未影响野生型大鼠的左心室结构与功能,但诱导了Bmpr2^(+/R491W)突变型大鼠左心室明显重构;Bmpr2^(+/R491W)突变型大鼠在缺氧后左室射血分数显著下降(78.7%±6.7%vs.66.4%±10.9%),P<0.05),左心室短轴缩短率下降(50.0%±7.3%vs.(38.5%±8.6%,P<0.05),收缩期左心室后壁厚度减小(3.3%±0.4%vs.2.4%±0.6%,P<0.01)。QPCR检测显示心房利尿钠肽、脑利尿钠肽等心力衰竭分子标志物表达显著上调,免疫印迹检测结果表明左心组织BMPR2表达降低,为对照组的50%,ID-1下降至对照组的60%,而p-SMAD2/3比例上调0.6倍。结论缺氧刺激诱导Bmpr2^(+/R491W)大鼠在低氧刺激下产生肺动脉高压表型,并且发生左心衰竭及功能障碍。

Bmpr2 R491W点突变致大鼠自发肺动脉高压

目的Bmpr2是最主要的肺动脉高压致病基因。既往研究多用基因敲除或截断型突变构建Bmpr2动物模型,缺少Bmpr2错义突变的在体动物研究。方法本研究利用CRISPR/Cas9技术单碱基编辑大鼠Bmpr2基因组区域,定点敲入肺动脉高压患者热点突变c.C1471T,构建Bmpr2 p.R491W突变型大鼠。在突变型大鼠2、3、4月龄时通过超声、右心导管以及病理实验检测大鼠表型。结果经过12代培育,15%的Bmpr2+/R491W突变型大鼠子代在3月龄时自发产生肺动脉高压。与同窝未发生肺动脉高压突变型大鼠相比,发病大鼠的肺动脉平均压显著升高[(17.8±1.2)mmHg vs.(37.7±8.5)mmHg,P<0.001],右心前壁厚度增加1倍[(0.8±0.1)mm vs.(1.6±0.3)mm,P<0.001],右室流出道增宽1.26倍[(3.0±0.4)mm vs.(6.8±0.1)mm,P<0.001]。病理检测显示,发病大鼠的肺血管明显重构,肺小血管肌化程度更高。结论15%的Bmpr2+/R491W突变型大鼠在3月龄时自发产生肺动脉高压,突变外显率和病理表型与患者接近,较好地模拟了遗传性肺动脉高压患者发病特征,为BMPR2突变致病的机制研究提供了重要动物模型。

先天性心脏病合并肺动脉高压大鼠模型心脏重构趋势

目的构建单纯先天性心脏病及先天性心脏病合并肺动脉高压大鼠模型,比较两种不同病理情况下大鼠心脏重构趋势。方法以单纯颈部动静脉分流模拟房间隔缺损型先天性心脏病(n=5),以动静脉分流叠加野百合碱(MCT)双重打击模拟房间隔缺损型先天性心脏病合并肺动脉高压(n=8)。术后每周对大鼠进行超声心动图检测,单纯分流组持续观察8周,分流+MCT组连续观察3周。结果单纯分流组大鼠心脏重构以左心为主,术后1周左室后壁增厚19%(P=0.02),腔径增大36%(P=0.0004),右室无明显改变;术后2周,大鼠右室腔径增大(P=0.001);术后3周,右心前壁达到统计学差异(P=0.03);术后6周,左右心达到新的平衡。分流+MCT组大鼠术后1周左室腔径增大13%(P=0.001),但右心重构更加显著:右室前壁增厚24%(P=0.01),右室腔径增大28%(P=0.02),右室流出道增宽29%(P<0.0001)。严重重构的右心给左心带来更大压力,术后3周左右心失衡。结论相比单纯分流,分流+MCT双重打击引起了强烈和迅速的右心室重构,较好地模拟了临床先天性心脏病合并肺动脉高压患者的心脏重构表型,为以后的机制研究打下基础。

改良型先天性心脏病相关肺动脉高压动物模型的建立

目的构建能真实模拟先天性心脏病相关肺动脉高压患者临床表型的动物模型。方法将SD雄性大鼠随机分成3组:对照组(假手术组);单纯分流组(仅进行颈部动静脉分流手术);分流+野百合碱(MCT)组(在进行颈部动静脉分流手术的同时注射MCT(50 mg/kg)。术后观察3~8周,到达实验终点进行右心导管测压和肺组织病理学染色。结果与对照组相比,单纯分流组在术后8周时右心压力仍未升高,无肺动脉高压;分流+MCT组大鼠在术后3周时平均肺动脉压和右心室收缩压均显著高于单纯分流组(P<0.05);病理染色显示,对照组与单纯分流组未见明显的肺动脉重构,分流+MCT组发生严重肺血管重构:肺小动脉中膜增厚,内膜增生,管腔明显狭窄甚至闭塞。结论MCT+分流的双重打击可诱导大鼠产生先天性心脏病相关肺动脉高压,该模型肺血管病理特征与临床患者恶性肺血管重构相近,为研究先天性心脏病合并肺动脉高压病理机制建立基础。