当前位置: 首页 > 期刊 > 《福建医科大学学报》 > 1999年第1期
编号:10221827
高血压大鼠视网膜组织Ca2+-ATP酶组织化学及卡托普利终身治疗的观察*
http://www.100md.com 《福建医科大学学报》 1999年第1期
     作者:陈少强 陈瑞华 康仲涵

    单位:陈少强 陈瑞华 康仲涵 福建医科大学解剖学教研室(福州 350004)

    关键词:高血压;视网膜;Ca2+-ATP酶;卡托普利;组织化学;大鼠

    福建医科大学学报990105 目的 探讨高血压视网膜病变的发病机制及卡托普利防治高血压视网膜病的治疗机制。 方法 应用光镜定量酶组织化学方法对正常京都种大鼠(正常组),自发性高血压大鼠(高血压组)和卡托普利终身用药治疗的自发性高血压大鼠(用药组)的视网膜组织的Ca2+-ATP酶的分布和活性进行定量观察。 结果 Ca2+-ATP酶在正常组大鼠视网膜组织中主要分布在杆锥细胞层内节、外核层和节细胞神经纤维层,上述三层Ca2+-ATP酶活性(U/μm2)分别为0.662±0.014, 0.665±0.018和0.525±0.021,在高血压组大鼠视网膜组织中,各层Ca2+-ATP酶活性下降,三层Ca2+-ATP酶活性分别为0.610±0.017, 0.598±0.014和0.481±0.010;在用药组大鼠视网膜组织中,Ca2+-ATP酶活性较高血压组增强,三层Ca2+-ATP酶活性分别为0.650±0.016, 0.650±0.014, 0.519±0.022。结论 Ca2+-ATP酶活性下降,细胞内液Ca2+浓度增加是高血压视网膜病变的原因之一;卡托普利防治高血压视网膜病的机制与增强Ca2+-ATP酶和降低细胞内Ca2+浓度有关。
, http://www.100md.com
    An Enzymic Histochemical Study of Ca2+-ATPase

    in the Retina of Hypertensive Rats with or without

    Lifetime Captopril Treatment

    Chen Shaoqiang, Chen Ruihua, Kang Zhonghan

    (Department of Anatomy, Fujian Medical University, Fuzhou, 350004)

    Objective To explore the mechanisms of retinopathy in SHR and of preventive effect with captopril therapy. Methods The distribution and activity of Ca2+-ATPase in the retina of WKY, SHR and SHR having taken lifetime captopril were observed histochemically. Results The Ca2+- ATPase in the retina of WKY distributed mostly in the inner segment of rods and cones layer, outer nuclear layer and ganglion layer, the activity of Ca2+-ATPase was decreased in the retina of SHR, and Ca2+-ATPase activity was found to be increased in the retina of SHR having taken lifetime captopril compared to SHR. Conclusion The decrease of Ca2+-ATPase activity and calcium overload might be one of the important factors relating to retinopathy after hypertension, the increase of activity of Ca2+-ATPase and the reduction of intracellular calcium might be one factor in the mechanisms relating to the preventive effect of captopril therapy.
, 百拇医药
    Key words hypertension; retina; Ca2+-ATPase; captopril; histochemistry; rat

    近年来,随着高血压发病率的逐年增高,高血压视网膜病变越来越引起医务工作者的重视。蔡兆明等[1]报道了高血压视网膜病变主要表现在视细胞和节细胞;陈瑞华等[2]研究表明,经卡托普利终身治疗的自发性高血压大鼠的视网膜病变有明显改善,但上述作者未阐明高血压视网膜病变的发病机制及卡托普利防治高血压视网膜的治疗机制。新近研究表明,组织细胞结构与功能的损害与细胞内Ca2+超负荷密切相关[3,4],高血压视网膜病变及卡托普利防治高血压视网膜病是否与细胞内Ca2+浓度变化有关,国内外文献报道甚少。Ca2+-ATP酶是细胞主动外排Ca2+的唯一组分,对维持细胞内Ca2+正常浓度起重要作用[5]。因此,笔者通过对正常京都种大鼠、自发性高血压大鼠和卡托普利终身治疗的自发性高血压大鼠的视网膜组织的Ca2+-ATP酶活性进行定量观察,探讨高血压视网膜病变过程和卡托普利终身治疗后视网膜组织Ca2+-ATP酶的活性变化及其意义,为临床预防和治疗高血压视网膜病变提供酶组织化学依据。
, http://www.100md.com
    1 材料和方法

    1.1 动物分组 20周龄的自发性高血压大鼠(SHR)为高血压组,20周龄的京都种大鼠(WKY)为正常组,卡托普利治疗的自发性高血压大鼠为用药组。用药组系采用 SHR母鼠自妊娠期开始用药至哺乳期止,幼鼠断乳后继续服药到20周龄,卡托普利剂量为20 mg.kg-1.d-1。实验动物由福建省高血压研究室提供(动物饲养合格证号:闽医动条准005号),正常组、高血压组和用药组各10只,处死前进行血压测量和眼底观察。

    1.2 取材 所有动物断头处死,立即摘除双眼,在冰生理盐水中沿角膜巩膜缘剪开眼球,弃去前份,小心吸出玻璃体,用剃须刀在视神经盘外4 mm处取眼球壁组织块,每只取3~4块, 其面积约4 mm×4 mm,然后迅速放进液氮中骤冷。

    1.3 酶光镜组织化学方法 经液氮骤冷30 min后移入-20℃低温恒冷切片箱内,垂直眼球壁做8 μm厚的切片,每块组织切10张,切片敷贴在载玻片上,冷风吹干备用。做酶组化测定时,每一个标本随机取两张组织片,一张用于酶活性显示,另一张做去底物孵育对照,每组10个标本,共20张切片。所有切片用同一孵育液,在同一温箱内孵育,孵育方法按照文献[6] 。底物三磷酸腺苷钠为上海生化研究所提供。
, 百拇医药
    1.4 图像分析仪定量测定 所有酶孵育切片(即每组取10个断面)采用Leitz显微分析图像分析仪系统(德国)进行定量测定。测定时,将酶孵育的切片置于Olympus显微镜(日本Olympus 公司) 下(放大倍数40倍),对视网膜各层次酶活性进行测定,通过计算机自动处理计算出单位面积内酶反应强度值(活性单位/ μm2)做为酶的相对活性。每组测10张切片,每层测10个点,取平均值,统计学处理采用配对t检验。

    2 结 果

    2.1 血压和眼底观察

    正常组 血压17.7±1.3 kPa(尾袖法);眼底血管动脉∶静脉=2∶3;无动脉静脉交叉压迫征。高血压组 血压26.3±1.7 kPa ;眼底血管动脉∶静脉=1∶2,动脉痉挛变细,反光增高,管径粗细不均,动静脉交叉压迫不明显,无出血,相当于高血压眼底第Ⅰ~Ⅱ级的改变。用药组 血压19.7±1.0 kPa ,眼底血管大致与正常组相同。
, http://www.100md.com
    2.2 各组视网膜组织Ca2+-ATP酶的分布和活性变化(定量法) Ca2+-ATP酶活性阳性部位呈棕黑色颗粒,在正常视网膜组织中主要分布在杆锥层内节、外核层和节细胞神经纤维层(图1)。高血压组和用药组的大鼠视网膜组织中Ca2+-ATP酶活性的变化见附表,经配对t检验, 显示高血压和正常组大鼠视网膜组织各层Ca2+-ATP酶活性差异有显著性,高血压组酶活性降低(图2),高血压组和用药组大鼠视网膜组织各层Ca2+-ATP酶活性差异有显著性,用药组酶活性明显高于高血压组(图3)。

    附表 视网膜杆锥层内节、外核层和节细胞神经纤维层Ca2+-ATP酶活性比较(U/μm2) 组 别

    杆锥层内节

    外核层
, http://www.100md.com
    节细胞神经纤维层

    正常组

    0.662±0.014

    0.665±0.018

    0.525±0.021

    高血压组

    0.610±0.017*

    0.598±0.014*

    0.481±0.010*

    用药组

    0.650±0.016
, http://www.100md.com
    0.650±0.014

    0.519±0.022

    n=10.与正常组相比, *:P<0.05; 与高血压组相比, △:P<0.05.

    1.WKY视网膜杆锥层内节、外核层和节细胞神经维层Ca2+-ATP酶活性 ×200 2.S H R 视网膜各层Ca2+-ATP酶活性下降 ×200 3.用药组大鼠视网膜各层Ca2+-ATP酶活性较SHR增强 ×200
, 百拇医药
    3 讨 论

    3.1 本文高血压组眼底血管变化为动脉∶静脉=1∶2,动脉变细,反光增强,管径粗细不均,但动静脉压迫征不明显,无出血,根据高血压眼底病变的4级分类法,相当于高血压眼底Ⅰ~Ⅱ级的改变。用药组眼底血管未见明显变化,此结果与陈瑞华等[2]报道的相一致,说明应用卡托普利终身治疗可防止眼底视网膜小动脉的痉挛变细,防止高血压视网膜病变的发生。

    3.2 Ca2+是主要的细胞内环境调节物和细胞信号通路的第二信使,其信使机制就是保持细胞质中的Ca2+处于低浓度状态,使细胞质和细胞外液及贮存室中Ca2+保持极大浓度梯度状态[7],Ca2+-ATP酶使细胞主动将Ca2+转运到细胞外,使细胞质的Ca2+维持在极低水平,从而保证细胞内Ca2+稳定[5]。Ca2+-ATP 酶属膜蛋白,主要位于细胞膜和内质网膜等膜性结构上。本文发现Ca2+-ATP酶主要分布在杆锥层内节、外核层和节细胞神经纤维层,与文献报道的视细胞内层、胞体和节细胞中含有较多的线粒体和内质网等结果相一致。现已知正常细胞内Ca2+作为细胞内第二信使在神经兴奋的产生和维持、神经递质的合成和分泌以及细胞内各种酶活力的调节等方面起重要作用[8]。 对于视网膜组织,由于视细胞和节细胞在视觉的产生和传递中起关键作用,所以视细胞和节细胞Ca2+-ATP酶活性较强。Ca2+对细胞功能的调节作用主要通过各种钙结合蛋白介导,Baimoridge[9]等报道视网膜的视细胞和节细胞含有丰富的钙结合蛋白,也支持了上述观点。
, http://www.100md.com
    3.3 在高血压病理情况下, 视网膜组织可因缺血缺氧导致视细胞和节细胞内的线粒体、内质网等膜性结构发生病变,导致Ca2+-ATP酶活性的下降。本研究对正常组和高血压组视网膜组织的Ca2+-ATP酶活性进行定量比较,结果高血压组Ca2+-ATP酶活性减弱(P<0.05),说明Ca2+-ATP 酶在高血压视网膜病变发生过程中起重要作用。由于Ca2+-ATP酶活性下降,细胞不能及时有效地排出Ca2+,导致Ca2+在细胞内蓄积。细胞内Ca2+水平异常增高,是神经细胞变性和死亡的直接原因之一[3,4],本文中高血压组视网膜组织的Ca2+-ATP酶活性下降,且以视网膜的杆锥细胞内节、外核层和节细胞神经纤维层最明显,与文献报道的高血压视网膜病变主要表现在视细胞和节细胞的结果是一致的。

    3.4 本文中卡托普利终身治疗的自发性高血压大鼠(用药组)视网膜组织Ca2+-ATP酶活性比自发性高血压大鼠明显增强(P<0.05),表明应用卡托普利治疗高血压视网膜病变,可增加Ca2+-ATP酶的活性,从而减少Ca2+在细胞内蓄积,减轻对组织造成损害。卡托普利具有阻止血管紧张素Ⅰ转换为血管紧张素Ⅱ,扩张视网膜小动脉,改善视网膜血供的作用,从而减轻视网膜缺血缺氧的程度,减轻视细胞和节细胞中线粒体、内质网等膜性结构的破坏,增加了Ca2+-ATP酶的活性。本文提示,卡托普利防治高血压视网膜病变机制与增强细胞的Ca2+-ATP酶活性,降低细胞内Ca2+浓度有关。
, http://www.100md.com
    *:福建省教委三项费资助课题(K95030)

    参考文献

    [1]蔡兆明,陈瑞华,张 声,等. 实验性高血压大鼠视网膜的光电镜观察. 解剖学杂志, 1993;16:522

    [2]陈瑞华,蔡兆明,康仲涵,等. 高血压大鼠视网膜超微结构改变及开搏通终身治疗后的观察. 中华眼科杂志, 1995;31:45

    [3]White RJ, Reynolds IJ. Mitochondria accumulate Ca following intense glutamate stimulation of cultured rat forebrain neurones. J Physiol, 1997;498:31

    [4]Wang GJ, Randall RD,Thayer SA. Glutamate- induced intracellular acidification of cultured hippocampal neurons demonstrates altered energy metabolism resulting from Ca loads. J Neurophysiol, 1994;72:2563
, 百拇医药
    [5]辜荣飞,顾明君. 妊高征患者红细胞膜Ca2+-ATP酶活力和细胞内Ca2+离子水平的变化. 中国实用妇科和产科杂志,1995;11:176

    [6]陈啸梅,周文郁,彭俊云,等. 组织化学手册. 北京:人民卫生出版社, 1982:117~177

    [7]宋今丹. 医学细胞生物学.北京:人民卫生出版社, 1993:88~99

    [8]顾天爵,冯宗枕. 生物化学.第4版. 北京:人民卫生出版社, 1996:321~323

    [9]Baimbridge KG, Celio MR, Rogers JH. Calcium-binding proteins in the nervous system. Trends Neurosci, 1992;15:303

    (收稿:1998-07-01 修回:1999-01-22), 百拇医药