收藏本站
《第四军医大学》 2016年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

钙蛋白酶在钙超载诱导心肌损伤中的作用研究

张建英  
【摘要】:研究背景:缺血-再灌注损伤是影响急性心梗溶栓术、血管形成术、体外循环等治疗疗效的瓶颈因素,导致这一损伤的重要原因之一是胞内钙超载,而胞内钙超载引起心肌损伤的机制并不十分清楚。文献报道,胞内钙超载诱发心肌产生挛缩,继而撕裂肌膜,加重胞外Ca2+内流,形成恶性循环,最终造成心脏功能障碍和细胞死亡。又有研究发现,钙反常导致的胞内钙超载可使离体细胞发生死亡。由于离体细胞不存在“挛缩性”损伤,提示其它机制参与钙超载诱导的心肌损伤。钙蛋白酶是一种存在于胞浆中的钙离子依赖的半胱氨酸蛋白酶,研究表明,钙超载时钙蛋白酶转位至肌膜并活化,钙蛋白酶水解α-胞衬蛋白(a-fodrin)、钠-钾泵(Na+/K+-ATPase,NKA)等分子,引起细胞结构与功能破坏,造成心肌损伤。由于挛缩导致胞外Ca2+内流,是加重钙超载的原因,因此,在钙超载引起的心肌损伤过程中钙蛋白酶与挛缩的关系亟待阐明。临床研究发现,心脏搭桥患者术后血清中Cl-的浓度增加幅度与房颤成正相关。基础研究也观察到,氯通道阻断剂NPPB和SITS都能减轻缺氧-复氧诱导的心肌细胞损伤。表明,氯离子跨膜转运异常是缺血心肌损伤的危险因素,然而,这一损伤作用是否与激活钙蛋白酶有关也不清楚,有待明确。研究目的:(1)探讨钙超载损伤时钙蛋白酶与挛缩的关系;(2)阐明钙蛋白酶是否参与Cl-引起的心肌损伤。研究方法:第一部分:探讨钙超载损伤时钙蛋白酶与挛缩的关系成年清洁级Spragure-Dawley(SD)雄性大鼠,肝素化处理,脱颈处死后,迅速摘取心脏,将主动脉根部置于Langendorff灌流系统上。观察药物对正常心脏的作用时,实验随机分组如下:1.正常对照组:采用正常Krebs-Henseleit(KH)液灌注;2.MDL28170对照组:10mmol/L MDL28170处理8分钟,之后恢复为正常KH液灌注;3.KB-R7943对照组:10mmol/L KB-R7943处理8分钟,之后恢复为正常KH液灌注。在3分钟钙反常实验中,实验随机分组如下:1.钙反常-3组:无钙液灌注3分钟,正常含钙KH液灌注30分钟;2.MDL28170+钙反常-3组:无钙处理之前1分钟、无钙期间、复钙灌注开始后前2分钟,给予10mmol/LMDL28170处理;3.KB-R7943+钙反常-3组:无钙处理之前1分钟、无钙期间、复钙灌注开始后前2分钟,给予10mmol/LKB-R7943处理。在5分钟钙反常实验中,实验随机分组如下:1.钙反常-5组:无钙液灌注5分钟,正常含钙KH液灌注30分钟;2.MDL28170+钙反常-5组:无钙处理之前1分钟、无钙液灌注5分钟期间、复钙灌注开始后前2分钟,给予10mmol/LMDL28170处理;3.KB-R7943+钙反常-5组:无钙处理之前1分钟、无钙液灌注5分钟期间、复钙灌注开始后前2分钟,给予10mmol/LKB-R7943处理。各组心脏的总灌流时间相同。实验全程记录左心室内压(LVP),左心室舒张末压(LVEDP),以LVEDP反映挛缩状态,左心室发展压(LVDP)反映左室收缩功能。灌流结束后行TTC染色,检测心肌损伤面积(n=6)。复钙后收集冠脉流出液用于检测乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)和肌钙蛋白(Troponin I,Tn I)的含量(n=6);在心肌组织生化实验中,于复钙后2分钟剪取心肌组织,用于检测钙蛋白酶活性、膜转位以及其底物蛋白a-胞衬蛋白的降解(n=4)。第二部分:阐明钙蛋白酶是否参与Cl-介导的缺血-再灌注心肌损伤成年清洁级SD雄性大鼠,肝素化处理,脱颈处死后,迅速摘取心脏,将主动脉根部置于Langendorff灌流系统上。观察药物对正常心脏的作用时,实验随机分组如下:1.正常对照组:采用正常KH液灌注;2.药物对照组:分别用5mmol/L或10mmol/L NPPB与DIDS,或低氯灌注液(用葡萄糖酸置换Cl-,使KH液中的Cl-低至90 mmol/L)处理8分钟,之后恢复为正常KH液灌注;在缺血-再灌注实验中,实验随机分组如下:1.缺血-再灌注组:全心缺血处理45分钟,再灌注2小时;2.氯通道阻断剂或低氯处理组:在全心缺血之前3分钟,再灌注开始后前5分钟,分别给予5mmol/LNPPB、5mmol/L DIDS或低氯处理,其他处理同缺血-再灌注组;3.MDL28170处理组:在全心缺血之前3分钟、再灌注开始后前5分钟,给予10mmol/L MDL28170处理,其他处理同缺血-再灌注组。在钙反常模型实验中,实验随机分组如下:1.钙反常组:心脏依次灌注无钙液3分钟,正常KH液30分钟;2.氯通道阻断剂或低氯处理组:于无钙液灌注之前1分钟、无钙液灌注期间以及正常KH液灌注开始后前2分钟,分别给予5mmol/LNPPB,5mmol/L DIDS或低氯处理,其他处理同钙反常组。3.MDL28170处理组:于无钙液灌注之前1分钟、无钙液灌注期间以及正常KH液灌注开始后前2分钟,给予10mmol/LMDL28170处理,其他处理同钙反常组。各组心脏总灌流时间相同。实验全程记录LVP与LVEDP,以LVEDP和LVDP反映左室功能。实验结束时行TTC染色,测量心肌损伤面积(n=6),评价细胞凋亡变化:TUNEL染色和caspase-3活性检测(n=4)。收集复灌开始后前10分钟或复钙开始后前2分钟内的冠脉流出液,以检测乳酸脱氢酶含量(n=6)。在心肌组织生化实验中,于复灌后10分钟或复钙后2分钟剪取心肌组织,以检测钙蛋白酶膜转位和底物蛋白a-胞衬蛋白的降解(n=4)。研究结果第一部分:钙反常模型中钙蛋白和挛缩的关系1.实验结束时,与正常对照组相比,钙蛋白酶抑制剂MDL28170和钠-钙交换体抑制剂KB-R7943对正常心脏的心功能和心肌损伤面积没有影响。2.3分钟钙反常处理后,LVEDP显著抬升,LVDP消失;心肌组织几乎全部死亡、乳酸脱氢酶大量释放;冠脉流出液中肌钙蛋白I的含量显著增加;钙蛋白酶活性明显增强,膜转位增加,底物蛋白a-胞衬蛋白降解增多。3.与3分钟钙反常组相比,MDL28170未能降低钙反常处理后的LVEDP,但显著减小心肌损伤面积,减少乳酸脱氢酶的释放,改善LVDP,并降低钙蛋白酶活性,抑制膜转位及a-胞衬蛋白降解的降解。KB-R7943也减弱钙蛋白酶活性,但与MDL28170不同,KB-R7943显著降低LVEDP,改善LVDP,同时提高细胞存活作用显著强于MDL28170。4.与3分钟的钙反常相比,5分钟钙反常组的LVEDP稍有降低,差异存在显著性,LVDP、心肌损伤面积、乳酸脱氢酶的释放无明显变化;钙蛋白酶的活性增强,a-胞衬蛋白的降解增加。5.在5分钟钙反常模型中,KB-R7943和MDL28170均不能降低LVEDP,不能改善LVDP,但二者仍可降低钙蛋白酶的活性、减少膜转位及a-胞衬蛋白的降解,减小损伤面积、减少乳酸脱氢酶的释放。6.KB-R7943显著减少3分钟和5分钟钙反常处理中冠脉流出液肌钙蛋白I的含量,而MDL28170则无此作用。第二部分:钙蛋白酶在Cl-诱导的心肌损伤中的作用1.与正常灌注组相比,10mmol/L NPPB增加细胞死亡,而10mmol/LDIDS处理可引起不可逆的LVEDP抬升。当浓度降低为5mmol/L时,NPPB和DIDS的不良作用消失。2.与缺血-再灌注组相比,5mmol/L NPPB、5mmol/L DIDS、低氯处理均显著减小心肌损伤面积、乳酸脱氢酶的释放,降低减少凋亡指数和caspase-3的活性,这些作用与钙蛋白酶抑制剂MDL28170的作用相似。心功能研究表明,DIDS和低氯处理显著降低LVEDP,NPPB也降低LVEDP,但无显著性差异,三种处理均可改善LVDP。3.与钙反常组相比,5mmol/L NPPB、5mmol/L DIDS和低氯处理均显著减小心肌损伤面积、乳酸脱氢酶的释放,降低凋亡指数和caspase-3的活性。这些作与钙蛋白酶抑制剂MDL28170的作用相似。心功能研究表明,三种处理均处理显著降低LVEDP,同时伴随LVDP的明显改善4.MDL28170可减少缺血-再灌注或钙反常引起的钙蛋白酶的膜转位,以及底物蛋白a-胞衬蛋白降解。与MDL28170的作用相似,5mmol/L NPPB、5mmol/L DIDS以及低氯处理不仅减少缺血-再灌注,还减少钙反常所致的钙蛋白酶膜转位,以及底物蛋白a-胞衬蛋白降解。研究结论1.研究表明:除挛缩外,钙蛋白酶的激活是钙超载致心肌损伤的重要环节;挛缩引发心脏功能障碍,而钙蛋白酶参与心肌死亡的发生。2.在心肌缺血-再灌注损伤中,氯跨膜转运异常将激活钙蛋白酶,引起心肌损伤。
【学位授予单位】:第四军医大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:R542.2

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 毕秋芸;谢宜飞;;钙蛋白酶与运动性骨骼肌损伤[J];中国卫生产业;2011年Z5期
2 南庆贤;常泓;贾秀丽;尹淑琴;范艳;梁娟;朱宏;;钙蛋白酶及其与疾病的关系[J];生命的化学;2006年02期
3 范丽萍;杨明;;钙蛋白酶相关疾病研究进展[J];四川生理科学杂志;2011年03期
4 杜敏,南庆贤,朱美君;钙蛋白酶的结构及活性调节[J];生物化学与生物物理进展;1998年01期
5 于英男;李燕;;钙蛋白酶与肝损伤[J];中国药理学通报;2008年06期
6 齐曾鑫;蔡加君;姚瑜;毛颖;;钙蛋白酶的研究进展[J];中国临床神经科学;2013年04期
7 李基业,Weglinski Kupiec;钙蛋白酶与肝移植缺血再灌注损伤关系的实验研究[J];中华肝胆外科杂志;2002年05期
8 石磊;郭虹;黄佳茹;马少林;朱晓萍;;钙蛋白酶对控制通气大鼠膈肌组织学的影响[J];宁夏医科大学学报;2014年07期
9 庄乾锋;许贤林;何小舟;;钙蛋白酶小亚基1与肿瘤发生发展的关系研究进展[J];山东医药;2014年07期
10 方征宇,刘世杰,王小川,刘蓉,王群,陈正跃,王建枝;钙蛋白酶对兔脑皮质中细胞骨架蛋白tau的降解作用[J];生物化学与生物物理学报;2003年07期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 吕喜青;刘冉冉;赵桂苹;郑麦青;陈继兰;文杰;殷文政;;鸡肉嫩度相关钙蛋白酶I基因SNP标记筛选[A];第十二次全国畜禽遗传标记研讨会论文集[C];2010年
2 王同勋;施巧婷;徐照学;;钙蛋白酶系统基因多态性与牛肉肉质性状相关的研究进展[A];中国牛业健康发展与科技创新——中国畜牧兽医学会第七届养牛学分会2009年学术研讨会论文集[C];2009年
3 黄萌;侯冠彧;李俊雅;高雪;任红艳;陈金宝;许尚忠;;钙蛋白酶-3基因多态性与牛胴体性状的关联分析[A];中国牛业健康发展与科技创新——中国畜牧兽医学会第七届养牛学分会2009年学术研讨会论文集[C];2009年
4 杨永健;周兴文;张鑫;朱峻;李刚;速晓华;;血管紧张素Ⅱ受体和钙蛋白酶在心肌重构中的作用[A];中国生理学会应用生理学专业委员会暨《中国应用生理学杂志》二十周年纪念大会和学术讨论会论文集[C];2005年
5 张增荣;杜华锐;朱庆;李小成;李晴云;杨朝武;邱莫寒;姜小雨;李雯;刘岚;蒋小松;;CAPN1基因的相对表达量与性状的相关分析[A];中国畜牧兽医学会家禽学分会第九次代表会议暨第十六次全国家禽学术讨论会论文集[C];2013年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 宿永波 张勇;钙蛋白酶在骨骼肌生长及肌肉嫩化中的作用研究[N];中国畜牧兽医报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 张建英;钙蛋白酶在钙超载诱导心肌损伤中的作用研究[D];第四军医大学;2016年
2 马丽;钙蛋白酶在严重烧伤大鼠骨骼肌消耗中的作用及机制研究[D];中国人民解放军医学院;2014年
3 邓志宽;钙蛋白酶在缺血性脑损伤中的作用和FNS对其活性的调节及其机制的研究[D];重庆医科大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 曹建光;钙蛋白酶在TTX心脏停搏液对离体鼠心保护中的表达及意义[D];重庆医科大学;2008年
2 石磊;钙蛋白酶在机械通气膈肌损伤和萎缩中的作用研究[D];宁夏医科大学;2014年
3 杨春波;钙蛋白酶及钙蛋白酶抑制蛋白在女性压力性尿失禁患者尿道周围组织中的表达及定位[D];浙江大学;2009年
4 李强;蛋白激酶A和钙蛋白酶参与调控血小板Sema4D切割的机制研究[D];苏州大学;2014年
5 邓梅香;钙蛋白酶10基因多态性与2型糖尿病及体重的相关性研究[D];江苏大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026