心脏去甲肾上腺素参与脓毒症心肌细胞凋亡发生的分子机制研究

It is very important to prevent myocardial depression for improving survival in septic patients. Capase-3 activation and cardiomyocyte apoptosis play an important role in myocardial depression during sepsis, but the mechanisms for this kind of cardiomyocyte apoptosis is not fully understood. Although it is well known that catecholamine involves cardiomyocyte apoptosis in chronic heart failure and myocardial ischemia, the contributory role of catecholamine to the development of cardiomyocyte apoptosis during severe sepsis has not yet been investigated. We recently found that reserpine that exhausted cardiac norepinephrine (NE) without markedly decreasing plasma NE level almost completely inhibited lipopolysaccharide (LPS)-induced myocardial apoptosis, but the molecular mechanism for this phenomenon is unclear. Therefore, the present study is designed to investigate the molecular mechanisms by which NE mediates sepsis-induced cardiomyocyte apoptosis via examining myocardial PKA, CaMK II, NF-kappaB and MAPK signal pathways as well as apoptotic signaling pathways in septic animals and cytokine-treated adult rat cardiomyocytes, and to determine the regulatory role of different adrenergic receptors (AR) in the development of cardiomyocyte apoptosis during sepsis by using AR agonists or antagonists. These investigations will further explain the molecular mechanisms for sepsis-triggered cardiomyocyte apoptosis, help identify the therapeutic target for septic cardiac dysfunction, and provide the evidence for reasonable selection of vasoactive drugs in the treatment of severe sepsis.

心功能障碍是脓毒症患者死亡的重要原因，抑制caspase-3的活化和心肌细胞凋亡对改善脓毒症患者的心功能具有重要意义，然而脓毒症时心肌细胞凋亡发生的机制并不完全清楚。虽然已证实儿茶酚胺参与了慢性心力衰竭和心肌缺血时心肌细胞凋亡的发生机制，但它在脓毒症心肌细胞凋亡发生中有何作用尚缺乏研究。我们前期研究发现，耗竭心脏去甲肾上腺素（NE）几乎能完全抑制内毒素诱导的小鼠心肌细胞凋亡,但其机制尚不明了。因此，本研究利用脓毒症大鼠模型和培养的心肌细胞，从PKA、CaMK II、NF-kappa B、MAPK信号和细胞凋亡通路,阐明NE参与脓毒症心肌细胞凋亡发生的分子机制，并利用不同的肾上腺素能受体激动剂和阻断剂，探讨不同肾上腺素能受体在脓毒症心肌细胞凋亡发生中的调节作用，对进一步阐明脓毒症心肌细胞凋亡的发生机制、寻找脓毒症心功能障碍的治疗靶点和指导临床合理使用血管活性药物具有重要的科学价值。

预防心功能障碍对改善脓毒症患者生存具有重要意义，心肌细胞凋亡在脓毒症心功能障碍的发生机制中发挥重要作用，但脓毒症时心肌细胞凋亡的机制并不完全清楚。本研究利用脓毒症大、小鼠模型和培养的心肌细胞，从PKA、CaMK II、NF-kB、MAPK信号途径和细胞凋亡通路阐明去甲肾上腺素（NE）参与脓毒症性心肌细胞凋亡发生的分子机制，并探讨不同肾上腺素能受体在脓毒症心肌细胞凋亡发生中的调节作用。研究发现，脓毒症时心肌升高的NE，可通过激活β1-AR增强心肌IκBα磷酸化，NF-κB的活化，TNF-α蛋白的表达，促进PKA依赖的p38-MAPK和JNK磷酸化以及CaMKⅡ的活化三个方面促进LPS诱导的心肌细胞凋亡。β1-AR阻断剂阿替洛尔能抑制内毒素血症小鼠的心肌细胞凋亡，阻断alpha1-AR和β2-AR并不能显著影响内毒素(LPS)和盲肠结扎穿孔（CLP）诱导的心肌细胞凋亡，也不能改善脓毒症诱导的心功能障碍。给予苯肾上腺素（PE）激活α1-肾上腺素能受体能减轻脓毒症诱导的大鼠心功能障碍，并减少脓毒症诱导的大鼠心肌细胞凋亡。重症脓毒症大鼠CLP术后6h静脉给予5µg/kg/minβ1肾上腺素能受体激动剂多巴酚丁胺灌注2 h, 20 h后测定大鼠心肌收缩与舒张功能，发现多巴酚丁胺并不能显著改善其心肌收缩与舒张功能，也不能显著影响脓毒症诱导的大鼠心肌细胞凋亡。这些结果进一步阐明了脓毒症诱导心肌细胞凋亡的发生机制，为脓毒症心功能障碍的临床治疗提供了新的思路；进一步确认临床上使用多巴酚丁胺治疗脓毒症诱导的心功能障碍缺乏充分的实验依据，而β1-AR阻断剂或α1-AR激动剂可能是治疗脓毒症心功能障碍的有益措施。