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缺氧大鼠心肌AMPK磷酸化和糖原含量的改变及其机制的初步研究

单发波  
【摘要】:背景与目的 高原环境对人体有较大的影响,主要原因是高原环境缺氧以及由缺氧引发的细胞能量产生障碍。维持细胞能量平衡是进入高原后机体一切代偿适应性反应的中心。研究表明,AMP激活的蛋白激酶(AMP activated kinase,AMPK)是细胞的能量检测器,密切监视着细胞的能量利用状态和能量储备状态。心脏是循环系统的中心和动力器官,进入高原后心肌组织的能量代谢状态和能量储备状态直接决定着心脏功能的发挥。本课题对大鼠缺氧习服过程中心脏功能、心肌组织AMPK磷酸化水平以及心肌组织糖原含量等进行了观察,并对缺氧运动后大鼠心肌AMPK磷酸化和糖原恢复规律进行了观察,目的探讨缺氧习服过程时心肌组织的能量代谢状况,加深对高原习服-适应机制的认识。 方法 大鼠置模拟海拔5000m高原低压舱中并分别选择1天和30天为急性和慢性缺氧模型,将SD大鼠随机分为平原对照组,急性缺氧组,慢性缺氧组。蒽酮法测定糖原含量,用心导管技术测定大鼠心脏功能,免疫印迹方法检测心肌组织AMPK磷酸化水平、乙酰辅酶A羧化酶(ACC)磷酸化水平,以及葡萄糖转运体-1(GLUT1)和葡萄糖转运体-4(GLUT4)蛋白表达,放射性同位素方法检测糖原合酶与糖原磷酸化酶的活性,观察急慢性缺氧时心肌组织AMPK磷酸化水平和糖原含量的变化及其机制。制作大鼠运动模型,运动条件为:跑台速度15.2m/min,坡度10°,运动时间30min。选取静息,运动后即刻,运动后恢复0.5h,运动后恢复2h四个时间点观察大鼠运动后心肌AMPK磷酸化水平和糖原含量的变化规律。 结果 1.大鼠急性缺氧时,肺动脉压力、右心室收缩压以及右心室最大收缩速率显著升高;慢性缺氧时,上述指标进一步升高,同时Hermann-Willson指数和血球压积显著增加。但不管是急性缺氧还是慢性缺氧,右心室功能均显著增强,左心室收缩压和最大收缩速率无明显变化。 2.大鼠在模拟高原5000m缺氧时,不论急性缺氧还是慢性缺氧,不论左室心肌还是右室心肌,AMPK磷酸化水平未见升高,反而降低。 3.无论是急性缺氧还是慢性缺氧,无论是左心室还是右心室,心肌糖原含量均显著升高,且升高程度基本一致。 4.平原大鼠在平原进行30min跑台运动后即刻,心肌糖原含量无显著降低;同样运动量,急性缺氧大鼠停止运动后即刻心肌糖原含量显著降低(降低了46.1%左右);慢性缺氧大鼠在停止运动后即刻心肌糖原含量虽与静息组比较也显著降低(降低了34.5%左右),但显著高于急性缺氧组。 5. 30min跑台运动后即刻(坡度10°,速度15.2m/min),无论是平原大鼠还是急慢性缺氧大鼠心肌AMPK磷酸化程度均显著升高,但以急性缺氧组升高最为明显,升高约4倍,其次是慢性缺氧组,升高2.5倍,而平原组仅升高30%。 6.急性缺氧时,心肌葡萄糖转运体1的表达无明显变化,但葡萄糖转运体4的表达显著升高;慢性缺氧时葡萄糖转运体1和4的表达均显著增加。 7.急慢性缺氧均可显著升高糖原合酶活性,而糖原磷酸化酶活性无明显改变。 8.平原大鼠运动后心肌糖原无显著变化;急性缺氧组在进行相同运动后,心肌动用糖原增加,运动后即刻糖原含量降低最为显著,在随后2h糖原恢复得较慢,而慢性缺氧组运动后心肌糖原降低的程度较低,且恢复较快。 9.无论是平原大鼠还是急慢性缺氧大鼠,30min跑台运动后AMPK磷酸化水平呈一过性增高,运动后恢复0.5h时各组大鼠AMPK磷酸化水平就迅速恢复至静息水平。 结论 1.大鼠在模拟海拔5000m高原1天或30天,如果处于静息状态,心肌AMPK磷酸化水平降低,心肌能量供求可能处于平衡状态; 2.心肌糖原含量增加可能是缺氧心肌AMPK活性降低的原因之一; 3.无论是急性缺氧还是慢性缺氧,心肌糖原合成代谢增强,分解代谢无明显改变,是缺氧心肌糖原含量升高的重要原因。 4.在同样做功量运动后,急慢性缺氧大鼠心肌糖原含量的恢复规律不同,急性缺氧恢复较慢,慢性缺氧恢复较快;在此过程中心肌AMPK磷酸化水平呈一过性增高。


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