背景泛素-蛋白酶体系统是真核细胞最主要的胞内蛋白降解途径。泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin proteasome system, UPS)参与许多细胞进程,包括细胞周期、细胞增殖、氧化应激等。UPS主要通过三种蛋白水解作用(糜蛋白酶样作用、胰蛋白酶样作用和半胱天冬酶样作用)来降解靶蛋白。肽醛(例如:MG132)和硼酸肽可以可逆地抑制蛋白降解作用,而β-内酯衍生物(例如:lactacystin)和环氧酮(例如:环氧酶素)可以不可逆地抑制蛋白降解。近年发现,UPS在各种心血管疾病的发生发展中也发挥重要作用。有研究证明,蛋白酶体抑制可以通过降低NF-κB的活性而减轻压力负荷导致的心肌重构,从一定程度上逆转心肌肥大。另外在原代新生大鼠心肌细胞也发现,部分抑制蛋白酶体活性可抑制心肌肥大。GSK-3作为一种丝/苏氨酸蛋白激酶,参与调节许多细胞功能如代谢、转录、翻译、细胞生长和凋亡。以往研究证实,GSK-3β是一种内源性心肌肥大负调控因子。GSK-3β激活可磷酸化一些促心肌肥大因子如真核翻译起始因子(eIF) 2Bε,活性T细胞核因子(NFAT) , GATA4和myocardin而使它们失去活性,进而抑制心肌肥大。而本项目组曾在培养的人胚肾细胞(HEK293)发现,蛋白酶体抑制可以明显提高GSK-3β的活性。本文用原代培养的新生大鼠心肌细胞进行实验,第一部分主要探讨蛋白酶体抑制对心肌肥大的作用以及对GSK-3β活性的影响;第二部分研究蛋白酶体抑制改善心肌肥大的机制,从而为心肌肥大的机制研究提供新的思路。第一部分蛋白酶体抑制对心肌细胞肥大的改善作用及对GSK-3活性的影响目的1.蛋白酶体抑制剂对心肌肥大的作用2.蛋白酶体抑制剂对心肌细胞GSK-3β活性的影响方法选用原代培养的新生SD大鼠心肌细胞进行实验。用AngⅡ(100nM)诱导心肌肥大模型,同时给予蛋白酶体抑制剂lactacystin(1μM)共同孵育细胞24小时。用荧光底物法检测蛋白酶体糜样蛋白酶活性。检测胚胎型基因ANF mRNA表达、蛋白合成速率和心肌表面积等心肌肥大指标。用Western-blot法检测各分组心肌细胞p-GSK-3β表达的变化。结果1.给予蛋白酶体抑制剂lactacystin(1μM)处理细胞24小时后,蛋白酶体糜样蛋白酶活性显著降低(P<0.05)2.用蛋白酶体抑制剂lactacystin (1μM)处理Ang-Ⅱ(100 nM)诱导的心肌细胞24小时后, lactacystin抑制AngⅡ诱导的心肌细胞胚胎型基因ANF mRNA表达增多,蛋白合成速率、心肌细胞表面积增加(P<0.05)。3.用蛋白酶体抑制剂lactacystin (1μM)处理Ang-Ⅱ(100nM)诱导的心肌细胞24小时后,用Western blot法检测GSK-3β活性的改变情况。结果发现在24小时,与心肌肥大组相比,lactacystin明显降低Ang-Ⅱ诱导的p-GSK3β(ser9)表达,即GSK-3β活性升高,表明lactacystin可引起肥大心肌细胞的GSK-3β活性升高。小结蛋白酶体抑制剂可以改善Ang-Ⅱ诱导的心肌细胞肥大,同时可以使肥大心肌细胞GSK-3β活性升高。第二部分蛋白酶体抑制通过GSK-3β改善心肌细胞肥大目的蛋白酶体抑制是否通过GSK-3β途径改善心肌肥大。方法在第一部分的研究基础上,给予GSK-3的抑制剂LiCl (10μM),Ang-Ⅱ(100nM), lactacystin (1μM)共孵育心肌细胞24小时,以下调GSK-3的活性。用荧光底物法检测蛋白酶体糜样蛋白酶活性。检测胚胎型基因ANF mRNA表达、蛋白合成速率和心肌表面积等心肌肥大指标。用Western-blot法检测各分组心肌细胞p-GSK3β(ser9)蛋白表达的变化。结果1.给予蛋白酶体抑制剂lactacystin处理细胞24小时后,蛋白酶体糜样蛋白酶活性显著降低(P<0.05),给予LiCl的lactacystin处理组中,蛋白酶体糜样蛋白酶活性也明显降低(P<0.05)。2.给予GSK-3抑制剂LiCl后,lactacystin抑制的肥大心肌心肌细胞中胚胎型基因ANF mRNA表达增多,蛋白合成速率、心肌细胞表面积增加的作用被逆转。3.给予GSK-3抑制剂LiCl后,lactacystin降低Ang-Ⅱ诱导的p-GSK-3β(ser9)蛋白表达的作用也被逆转。小结蛋白酶体抑制通过GSK-3β改善心肌肥大。全文结论1.蛋白酶体抑制可以改善Ang-Ⅱ诱导的心肌肥大。2.蛋白酶体抑制可能通过GSK-3β抑制Ang-Ⅱ诱导的心肌细胞肥大。