振动致内皮细胞凋亡的机制及对内皮素受体表达的影响

In our previous studies, local vibration can result in the disorders of vascular endothelial substance of plasma and tissues in workers and animals,and can promote the vascular endothelial cell apoptosis, which has important significance in revealing the mechanism of vibration induced vascular injury. As a furthe research, we will study [Ca2+ ]i content and Bcl-2, c-fos, caspase gene expression, endothelium endothelin - 1 expression, as well as vascular smooth muscle endothelin receptor expression of rats，to elucidate the endothelial cell apoptosis mechanism induced by vibration and the influences of endothelial cell apoptosis on endothelin synthesis, and the regulating effects of vibration on the vascular smooth muscle endothelin receptor and its significance.These study results will provide important basic data for the mechanisms and biomarkers of vibration-induced vascular impairment,and the interventions research of hand-arm vibration syndrome.

我们以往的研究指出，局部振动可致振动作业工人和实验动物血浆和组织内血管内皮活性物质的紊乱，并可促进具有重要内分泌功能的血管内皮细胞的凋亡，这些研究对揭示振动性血管损伤的发生机制中的作用具有重要的意义。本项目即为上述研究的深入和发展，旨在以接振大鼠为研究对象，分别在整体和体外的情况下，应用免疫组化、原位PCR、免疫荧光、流式细胞术等技术手段，通过研究振动对尾部接振大鼠内皮细胞 [Ca2+]i含量及bcl-2、c-fos、caspase的基因表达情况，振动对大鼠内皮细胞内皮素-1的表达，以及振动对血管平滑肌内皮素受体表达的影响等，阐明振动致内皮细胞凋亡的机制、振动性内皮细胞凋亡对内皮素合成的影响，以及振动对血管平滑肌内皮素受体的调节作用及其意义，为振动性血管损伤的发生机制、生物标志物的研究以及振动病干预措施研究的研究提供重要基础资料。

本项目已按计划于2013年12月完成。项目共分为4个部分，分别是①振动对血管内皮活性物质的影响及其意义；②振动对血管内皮细胞凋亡的作用及意义；③振动对新西兰家兔后肢内皮细胞组织caspase-3、calpain的表达即肌组织 [Ca2+]i的影响；④后肢接振对血管平滑肌内皮素受体表达的影响。.本研究得到以下主要结果和结论：①初步确立了血管内皮活性物质在振动性血管损伤发病中的重要作用。振动可导致血管内皮缩血管物质/扩血管物质的比值严重失调，从而使外周血管收缩功能明显占优势，后者进而造成血管内皮活性物质异常与血管功能失调间的恶性循环。振动作业工人血管内皮活性物质的变化在接振5000 h时最为显著，这个时段已接近振动性白指的潜伏期。②初步阐明了振动性血管损伤的发生是多种因素相互作用的结果。血管内皮活性物质紊乱之外，振动性血管功能异常还与生化因子的改变密切相关。这些因子相互影响、互为因果，共同参与振动性血管损伤的形成。注意这些指标的变化有助于振动性血管损伤的早期识别和评价。③振动所致内皮细胞凋亡增强是内皮细胞内分泌功能紊乱的机制之一。振动对血管内皮细胞具有促进凋亡的作用，并表现在两个方面的意义：一是内皮细胞的过度凋亡可以造成血管内皮完整性的破坏，引起血管的收缩、启动凝血过程和小血栓的形成；二是内皮细胞的过度凋亡，在总体上会导致内皮细胞内分泌功能的改变，造成其合成、释放的血管内皮物质紊乱而影响血管功能。④初步阐明了振动性内皮细胞凋亡的分子机制。振动首先造成内皮细胞Caspace-3的活化，后者继而作用于细胞膜上Ca2+通道的相关蛋白，[Ca2+]i随之升高。后者又可以导致Calpain的活化，最终导致细胞凋亡。⑤振动造成动脉平滑肌ETR-A的密度增高，是ET的生物学效应增强的重要因素。振动造成了股动脉平滑肌ETR-A的密度增高，即增强了ET的生物学效应。ETR-A在股动脉平滑肌中的密度增加，与血管内皮物质的紊乱可能是在振动作用下相互独立的事件。其后果就是ET的缩血管效应明显增强，从而导致周围血管的严重收缩的痉挛，成为VVI乃至振动性白指发生的重要病理因素。⑥为之后的研究提供了思路和基础。