【摘 要】
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研究背景:线粒体质量控制对心肌肥厚的发生发展至关重要,研究表明PINK 1(PTEN-induced putative kinase 1)参与线粒体质量控制。PINK1在正常线粒体中迅速降解,但在受损的线粒体中积累并启动线粒体自噬降解受损的线粒体,然而,PINK1对AngⅡ诱导的心肌肥厚的影响未得到验证,以及PINK1参与调节的线粒体自噬在心肌肥厚中的最终效应尚不明确。目的:在AngⅡ诱导的小鼠心
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(NO.81670367);
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研究背景:线粒体质量控制对心肌肥厚的发生发展至关重要,研究表明PINK 1(PTEN-induced putative kinase 1)参与线粒体质量控制。PINK1在正常线粒体中迅速降解,但在受损的线粒体中积累并启动线粒体自噬降解受损的线粒体,然而,PINK1对AngⅡ诱导的心肌肥厚的影响未得到验证,以及PINK1参与调节的线粒体自噬在心肌肥厚中的最终效应尚不明确。目的:在AngⅡ诱导的小鼠心肌肥厚模型和心肌细胞损伤模型中检测PINK1和自噬活性的变化。在心肌细胞损伤模型中调控PINK1,检测其对心肌线粒体结构和功能的影响及其机制。方法:动物实验:使用野生型C57BL/6雄性小鼠(8周龄)构建AngⅡ诱导的心肌肥厚模型,通过微量缓释泵灌注Ang Il(1500ng/kg/min)28天,而假手术组使用相同方式灌注同等体积的生理盐水,分别在建模第0周,第2周,第4周使用小动物高分辨超声仪检测各组小鼠心功能变化;在建模第3天,第5天,第7天,第14天,第28天提取各组心肌组织蛋白进行免疫印迹分析;在建模28天后使用HE染色,Masson染色,天狼猩红染色,TUNEL染色检测心肌组织纤维化及凋亡程度,使用免疫印迹和免疫组织荧光染色检测自噬相关蛋白表达变化。细胞实验:提取原代大鼠心肌细胞,给与Ang Il(1μM)刺激24小时,构建心肌细胞损伤模型,并通过腺病毒介导PINK1过表达和PINK1敲减,研究PINK1在心肌细胞损伤模型中的作用;检测各组活性氧(ROS),线粒体膜电位(MMP),心肌细胞凋亡等损伤性指标;通过透射电子显微镜观察线粒体形态及线粒体自噬;免疫印迹实验检测自噬相关蛋白LC3,Beclin1和SQSTM1的表达;通过共聚焦显微镜观察溶酶体和线粒体的共定位;通过免疫印迹实验检测内源性 PINK 1,Mito-PINK1,Total-Parkin,Cyto-Parkin,Mito-Parkin 和 P-Parkin 蛋白水平。结果:1.AngⅡ诱导的小鼠心肌肥厚模型中PINK1及心肌组织的改变:PINK1蛋白水平随AngⅡ刺激时间逐渐升高,在第5天达到最高,随后逐渐下降。小鼠接受AngⅡ灌注28天后,其心肌组织发生纤维化,心肌细胞发生凋亡,自噬相关蛋白表达下降。2.AngⅡ诱导的心肌细胞损伤模型中PINK1及细胞功能的改变:PINK1的蛋白水平随AngⅡ刺激时间逐渐升高,在24小时达到最高,随后维持至60小时后逐渐下降。AngⅡ刺激心肌细胞24小时后其MMP降低,ROS水平和细胞凋亡率升高,自噬相关蛋白表达升高。3.敲减PINK1对心肌细胞功能的影响,以及对下游基因表达的影响:在AngⅡ诱导的心肌细胞损伤模型中,敲减PINK1后,Parkin转位至线粒体被抑制,相比Si-Control+AngⅡ组,MMP进一步降低,ROS水平和细胞凋亡率进一步升高,自噬相关蛋白表达进一步下降。4.过表达PINK1对心肌细胞功能的影响和下游基因表达的影响,以及自噬抑制剂对过表达PINK1效应的影响:在AngⅡ诱导的心肌细胞损伤模型中,PINK1过表达促进了 Parkin转位和磷酸化,相比Ad-Control+AngⅡ组,自噬标志物上调,ROS水平和细胞凋亡率下降,此外,自噬抑制剂CQ增加ROS水平和细胞凋亡率。结论:1.在AngⅡ诱导的心肌细胞损伤模型和小鼠心肌肥厚模型中,PINK1表达水平均呈早期阶段升高,中晚期阶段下降。2.在AngⅡ持续注射诱导的小鼠心肌肥厚模型晚期阶段,线粒体自噬水平下调,心肌纤维化加重,心肌细胞凋亡增加。3.在AngⅡ诱导的心肌细胞损伤模型中,线粒体自噬水平上调,心肌细胞损伤加重。4.敲减PINK1可进一步降低AngⅡ诱导的线粒体膜电位下降、升高活性氧水平和细胞凋亡率、加重心肌细胞肥大。5.敲减PINK1能够抑制自噬相关蛋白表达,减少线粒体自噬活性。6.敲减PINK1抑制Parkin转位和磷酸化。7.过表达PINK1能够恢复AngⅡ诱导的线粒体膜电位下降、降低活性氧水平和细胞凋亡率、缓解心肌细胞肥大。8.过表达PINK1能够促进自噬相关蛋白表达,上调线粒体自噬活性。9.自噬抑制剂CQ减弱过表达PINK1的效应。10.过表达PINK1促进Parkin转位和磷酸化。
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