镁离子及其转运体SLC41家族在野百合碱致肺动脉高压中的作用

摘要

Mg2+在心血管系统中起着重要的作用，但它的分子机制很大程度上仍未知。哺乳动物细胞通过特定的调控机制，调节细胞膜上镁转运体对Mg2+的吸收和释放，以及Mg2+在细胞内的贮存，从而将镁浓度严格控制在一定的范围内（0.70-1.1 mmol/L）。溶质载体家族41（SLC41）包含SLC41A1、SLC41A2、SLC41A3三个成员。基于它们与细菌镁离子通道MgtE的远同源性可知，它们都与Mg2+的转运有关。其中，SLC41A1和SLC41A2已经被确认为是Mg2+转运蛋白，而SLC41A3分子生物学和具体功能尚不明确。肺动脉高压（pulmonary arterial hypertension，PAH）发病过程中的病理变化主要是由肺动脉平滑肌细胞（pulmonary aterial smooth muscle，PASMCs）中Ca2+稳态失衡所导致。研究表明，Ca2+决定着细胞的收缩、增殖、迁移和分泌，而这一机制可被Mg2+逆向调节。本研究通过一次性腹腔注射野百合碱（Monocrotaline，MCT）构建PAH大鼠模型，在此基础上调整大鼠摄取Mg2+的量，观察SLC41A1、SLC41A2、SLC41A3蛋白以及mRNA的表达变化，分别从mRNA和蛋白质等分子水平，探讨细胞内Mg2+浓度的变化在PAH发病中的作用及机制，为PAH发病机制的研究，及其治疗的突破寻找更多的实验依据支持。 目的： 观察Mg2+及其转运体SLC41A1、SLC41A2、SLC41A3在MCT所致PAH大鼠中的作用及机制，为PAH发病机制的研究及靶向治疗提供新的理论依据。 方法： （1）MCT模型制备：健康雄性SD大鼠150-160g随机分对照组（CON组）和MCT组，MCT组按50mg/kg一次性腹腔注射MCT后随机分为0、3、7、14、21d五组。大鼠常规饲养21d，记录每日体重及生存率。 （2）补镁治疗模型制备与分组 健康雄性SD大鼠（清洁级）150-160g随机分为补镁治疗MCT组和补镁治疗对照组两大组，补镁治疗MCT组，大鼠均按50mg/kg剂量一次性腹腔注射MCT，再随机分为五组： （1）10%MgSO45mL/kg/d灌胃组（MCT+Mg-5IG组）; （2）10%MgSO410mL/kg/d灌胃组（MCT+Mg-10IG组）; （3）10%MgSO41mL/kg/d腹腔注射组（MCT+Mg-1IP组）; （4）10%MgSO42mL/kg/d腹腔注射组（MCT+Mg-2IP组）; （5）MCT组；对照组（CON组）再随机分为两组： （1）10%MgSO410mL/kg/d灌胃（CON+Mg-10IG组）和（2）空白对照（CON组）。大鼠常规饲养21d，记录每日体重及生存率。（3）采用血流动力学方法，测定大鼠肺动脉收缩压（pulmonary arterial systolic pressure，PASP），右心室重量指数（right ventricular mass index，RVMI）；（4）采用Realtime Q-PCR和Western blot检测方法，测定大鼠PAs标本SLC41A1、SLC41A2、SLC41A3蛋白和mRNA表达水平。 结果： 与正常组相比： ①MCT注射后的早期大鼠PASP及对应的RVMI尚未升高，1w时开始升高，随后呈时间依赖性升高直到3w,肺小动脉管壁平滑肌肌层明显增厚，管腔狭窄，提示模型制备成功； ②3w时，PAH模型大鼠的生存率和体重均显著性下降； ③2w及3w时,PAH模型大鼠PAs SLC41A1、SLC41A2的mRNA表达水平显著性增高，而SLC41A3的mRNA表达水平显著性降低； ④3w时,PAH模型大鼠PAs标本SLC41A1、SLC41A2的蛋白表达水平显著性增高，而SLC41A3的蛋白表达水平显著性降低。 补镁后，与PAH模型大鼠相比，3w时； ①PAH补镁模型大鼠的PASP及对应的RVMI均显著下降，且MCT+Mg-10IG组效果更显著； ②PAH补镁模型大鼠的生存率和体重均显著升高，且MCT+Mg-10IG组效果更显著； ③PAH补镁模型大鼠PAs上SLC41A1、SLC41A2的mRNA表达水平显著性降低，而SLC41A3 mRNA表达水平显著性升高，且MCT+Mg-10IG组组效果更显著。 结论: PAH模型大鼠PASMCs中，镁转运体SLC41A1、SLC41A2 mRNA和蛋白表达水平明显增高，SLC41A3蛋白和mRNA表达水平明显降低。表明在PAH发病过程中SLC41A1、SLC41A2及SLC41A3可能发挥了重要作用。补镁后，SLC41A1、SLC41A2、SLC41A3的 mRNA表达水平变化被逆转。因此，PAH发病过程中适度调整PAs上镁转运蛋白的表达有利于维持[Mg2+]i的动态平衡，有效缓解PAs压力的持续升高，延缓PAH的发生发展。本研究为PAH发病机制的研究及防治提供了新的科研思路。

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前言

材料与方法

1. 实验材料

2. 实验方法

结果

1. MCT致PAH模型制备与鉴定

2. MCT致肺高压3周模型肺动脉SLC41A1/2/3的变化

3. MCT致肺高压时间点模型对SLC41A1/2/3 mRNA变化的影响

3. 补充镁对MCT致肺高压模型逆转作用

讨论

1、MCT致PAH大鼠模型

2、MCT致大鼠PAs上SLC41A1、SLC41A2、SLC41A3表达的变化

3、补镁对MCT致PAH大鼠的影响

结论

参考文献

综述:参与调控细胞内Mg2+浓度的离子通道/转运体

致谢