心肌重塑时细胞核钙信号调节机制的研究

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背景和目的:心肌重塑是心血管病的共同病理过程,可见于高血压、动脉粥样硬化、心肌缺血、心肌病、心力衰竭等,它是心血管病发生、发展和维持的病理基础,其中心肌肥厚是心血管病潜在的危险因子。目前认为其发生与多种机制参与有关,如心脏的自分泌与旁分泌和内分泌系统成分、机械张力受体及其受体介导的细胞信号转导途径等。在心肌重塑发生过程中有两个引人注目的共同表现:第一、细胞浆Ca2+稳态失衡,第二、细胞核反应异常:1.基因表达重调,2.细胞凋亡。因此,从本质上说心肌重塑是损伤因素通过信号转导引起细胞核反应异常的最终结果。但目前存在的问题是众多损伤因素引起细胞浆Ca2+稳态失衡到细胞核反应异常的共同信号转导通路尚未阐明。最近细胞核Ca2+信号的研究,引起学术界的关注,已成为争论和研究的新热点。Ca2+信号在心肌细胞的作用尤为重要,心肌重塑时胞浆Ca2+稳态失衡已作了大量研究,但心肌重塑时核Ca2+调节与胞浆Ca2+紊乱的关系尚未阐明。Ca2+跨核被膜转运是核Ca2+信号转导和核Ca2+调节核功能如基因转录、DNA合成等的首要环节。因此,我们推测心肌重塑是损伤因素引起胞浆Ca2+稳态失衡,通过跨核被膜转导,进而引起细胞核内Ca2+稳态失衡,最终导致核反应异常、细胞内基因转录、表达重新调整,从而引起心肌细胞肥大、凋亡、纤维化等改变。而其中核Ca2+调节紊乱是心肌重塑发生中损伤因素引起细胞核反应异常的共同通路。本研究旨在证明上述观点,阐明心肌重塑核Ca2+调节紊乱的主要环节,探讨Ca2+对核功能调节的关系,这对于深入了解心肌重塑的发病机制具有重要意义。 方法和技术线路:采用激光共聚焦扫描显微镜FIOO4叭M荧光成像,观察培养的大鼠心肌细胞和差速离心和超速蔗糖密度梯度离心提纯的离体细胞核的 Cah信号变化,由 Leica TCS图像分析系统进行图像分析和荧光分光光度计测定*”变化,应用荧光显微镜观察心肌细胞核钙泵。IP3受体和 ryanodine受体的荧光染色。健康 Wistar大鼠,体重 150-1809,随机分为 3组:假手术组*ontrol);腹主动脉缩窄心肌肥厚组 h。rhc C。arctm1On);血管紧张素H 受体抬抗齐L。sari。n(30mg/吨/他y共15天)治疗组(losartan卜 常规饲养30天后进行如下的研究:1.血流动力学测定和。0肌病理形态学观察。2.酶学万法测定核Ce》-**PaSS活性,朽*y的同位素放射测定法研究心肌细胞核* 摄取。3.放射受体分析法分析心肌细胞核钙释放受体IP。受体和 Ryanodine受体的改变。4.探讨心肌重塑时C/”对核功能的调节(Cah依赖的CaMK、calpain和 PPmeZB活性变化、Ca入对 CaM由核孔向心肌细胞核内转运、RNA核孔转出以及cd“对心肌细胞核体外转录活性的影响卜实验数据以均值土杯准差表示 (x土 s),两组比较采用 Weltch t检验,多组间比较采用方差分析(oneway ANOVA or two way ANOVA)组1旬 q检验。P<0.05为有显著性意义。 主要研究结果如下: 一、心肌细胞核Ca》信号的研究 1.培养的心肌细胞内Cak荧光分布不均匀,核的荧光强度显著高于胞浆;p-受体激动剂异丙肾上腺素O“‘mol/L)和a-受体激动剂去甲肾上腺素(10’5 ttiol/L),使核钙浓度([C。2十ln)和浆钙浓度([C。2十IC)显著增力,核浆游离钙梯度呈先增高后降低的趋势,p-受体阻滞剂心得安口“’mol/L讨日受体阻滞剂酚妥拉明门”mol/L)显著降低核浆游离钙梯度;P物质门”‘mol/L)作用下,[C/”]n增加2.17倍,而[C/”]c仅增加*.45%(p<0*5),[C4十]n/[C/十]C大幅度上升。 2.Ca‘”.ATPase抑策剂thapsigargin(10”‘mol/L)。钙释放通Aryanodine受体2激动剂咖啡因O mmol/L)和大剂量卜型C/”通道阻滞剂Vaap。mif XI 8乃00 pmol/L)使心肌细胞胞浆内和核膜上出现散在分布的钙闪烁现象,且引起心肌细胞自发的钙波传递消失。EGTA首先鳌合心肌细胞内的游离Ca》,继之螫合胞浆钙库中的Cay,最后仅显示心肌细胞核膜腔Ca开库。 3.正常心肌细胞内核对”的荧光强度高于核周与细胞浆,三者均存在小幅度的钙震荡,分另加入去甲肾上月素(10“’mol/L). Ansll( 0’6mol/L)、异丙肾上腺素(10”*mol/L)未ATP(3xlo“* mol/L),均使心肌细胞胞浆 Ca》和核 Ca卜震荡幅度明显升高O1.01X L-型 Cah通道阻滞剂verapamil(5x10”4 mol/L)、CaZ十-ATPase抑策剂thapsigargin(10‘mol/L).NO供体硝普钠(10”’mol几贞KCI (2 mmol几)使钙的周期性震荡消失。用Ca‘“-ATPase抑策剂thapsigargin”‘mol/L预先阻断心肌细胞钙库的h‘”摄取,去甲肾上腺素口”’mol/L仰不能引起钙震荡和荧光强度增加。 4.ATP存在下,低浓度的核
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