在病理性心肌肥厚中CaM和CaMKⅡ对Ca_V1.2通道调控机制的研究

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背景:在面对各种心血管刺激时,心脏会发生一种适应性代偿性反应——心肌肥厚,以维持早期的心排血量。然而,如果心脏长期处于应激状态,可能会导致病理性心肌肥大,并可能发展为心力衰竭和猝死等疾病。病理性心肌肥厚已成为心血管疾病的独立危险因素。病理性心肌肥厚具有持续性进展、难以逆转的特点,但难以逆转的机制尚不清楚。心肌细胞内钙稳态的改变对心肌肥厚的发生有着十分重要的作用,而Ca2+主要是通过CaV1.2通道进入心肌细胞。因此,研究CaV1.2功能的改变对病理性心肌肥厚过程的调节是有重要意义的。钙调蛋白(CaM)和Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)可以通过调节CaV1.2通道的功能来调节细胞内钙含量,从而改变心肌状态。但是,病理性心肌肥厚中CaM和CaMKⅡ对CaV1.2通道的调节能力仍然存在差异,且具体调节机制尚不明确。因此,CaM和CaMKⅡ值得作为药物靶点进行研究。目的:观察心肌细胞在病理性心肌肥厚过程中Ca2+浓度的变化,检测此过程中CaV1.2通道在心肌细胞中的表达,阐明CaM和CaMKⅡ对CaV1.2通道的调节作用对病理性心肌肥厚的影响,以及探究CaM和CaMKⅡ对CaV1.2通道的调节机制。方法:1、制备SD大鼠病理性心肌肥厚模型:皮下注射异丙肾上腺素(ISO),每24小时一次。2、通过心脏重量(HW)和左心室重量(LVW)与体重(BW)之比来测量SD大鼠的心脏变化程度。3、通过HE染色、Masson染色分别测量心肌细胞横截面积及心肌组织纤维化程度的变化。4、采用western blot实验检测心肌肥厚相关蛋白质的表达情况。5、Co-IP实验用于检测CaM和CaMKⅡ与CaV1.2通道的结合能力。6、通过ISO诱导原代心肌细胞来建病理性心肌肥厚的体外模型,并通过抑制剂来检测CaM和CaMKⅡ对心肌细胞的影响,我们采用AIP来抑制CaMKⅡ表达,并用CMZ来抑制CaM表达。7、流式细胞术(FCM)用来测量心肌细胞内钙离子浓度([Ca2+]i)。结果:1、在体内实验中,通过使用ISO诱导使SD大鼠发生了病理性心肌肥厚。ISO组与正常组相比HW/BW、LVW/BW、心脏横截面积和心肌的纤维化率均增加。通过western blot实验,发现在ISO组中ANP的表达量增加、且CaMKⅡ及其磷酸化形式p-CaMKⅡ的蛋白质表达水平升高,但CaM的表达水平降低,CaV1.2通道表达水平没发现明显变化;通过免疫共沉淀(Co-IP)的方法我们发现与正常组相比,ISO组的CaMKⅡ与CaV1.2通道的结合能力增加,而CaM的结合能力降低;2、通过western blot分析,我们发现在体外实验中蛋白质表达水平与体内实验一致。并且通过流式细胞术检测到肥厚心肌细胞内的钙离子浓度增加;3、在体外实验中,我们发现加入AIP后,ISO组中的ANP的表达量降低、CaMKⅡ及其磷酸化形式p-CaMKⅡ的表达量也降低。AIP组中的HDAC4,p-HDAC和MEF2C的表达量也降低;但是,在加入CMZ后并未发现有明显的作用。结论:1、在大鼠心肌肥厚模型中,心肌细胞内CaMKⅡ表达增加,CaM表达降低;CaMKⅡ与CaV1.2通道的结合能力增加,而CaM的结合能力降低。2、乳鼠心肌细胞肥厚模型中,CaMKⅡ及CaM的变化与在体实验一致。3、乳鼠心肌细胞肥厚模型中,心肌细胞内钙离子浓度增加,可能由于CaM和CaMKⅡ与CaV1.2的结合能力发生改变所致。4、乳鼠心肌细胞肥厚模型中,AIP使ANP、CaMKⅡ及p-CaMKⅡ的表达量均降低;同时HDAC4,p-HDAC和MEF2C的表达量也降低;但是,CMZ未发现有明显的作用。5、CaM和CaMKⅡ对CaV1.2通道有着不同程度的调节作用,与CaM相比,CaMKⅡ可能是逆转心肌肥厚的更重要的药物靶标。
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