心肌肌浆网膜上Ryanodine受体异常导致心力衰竭时Ca泄漏的机理研究

摘要

在心室中,肌浆网(SR)的钙离子浓度对心脏的钙离子信号变化起着决定性的作用。在成人心脏正常的兴奋-收缩偶联过程中,钙瞬变导致的收缩初期所需的70％-90％的Ca2+都是来源于肌浆网。对心脏而言,心肌细胞的兴奋性是心脏生理功能完成的基础,而心肌细胞Ca2+信号传导对此起着重要的作用,心肌细胞异常的Ca2+循环是心力衰竭(HF)发生的主要原因之一。心力衰竭主要表现为心脏功能过于衰弱,常见的原因是心室肌收缩力损伤,不足以保持正常的血液循环。一般情况下,引起心肌收缩的胞内钙主要来自于肌浆网,肌浆网释放的钙离子减少造成心衰时心肌收缩力减弱。尽管心衰是影响人类健康的致命性疾病之一,但是导致心衰的根本原因仍然不是很清楚。大部分研究显示肌浆网释放钙离子浓度的减少是导致心衰时心肌收缩力降低的一个主要原因,也有部分研究提出心衰时肌浆网的钙容量减少。为探明心衰时是否存在肌浆网钙容量的降低和钙释放的减少,本工作在急性分离的心衰大鼠心肌细胞的研究中,记录到肌浆网钙释放和钙容量均减少,这表明心衰细胞在静息期可能存在着肌浆网内的部分钙离子流入细胞胞浆内,即钙泄漏。心衰时,儿茶酚胺类的循环水平升高,儿茶酚胺作用于心肌细胞膜上的β-肾上腺素受体,使肌浆网上钙离子释放通道雷尼丁受体(ryanodine receptor,Ryg)过磷酸化,使FKBP12.6蛋白与雷尼丁受体分离,从而引发肌浆网内钙离子流失。为进一步研究钙泄漏现象,我们研究了异丙肾上腺素(ISO)对雷尼丁受体的影响。采用异丙肾上腺素激活β-肾上腺素受体(β-adrenergic)的方式,研究其β-肾上腺素受体刺激与钙泄漏的关系,实验结果表明雷尼丁受体的磷酸化对于疾病状态下的心脏功能调节和功能受损都至关重要。 方法为：首先建立心衰大鼠模型,成年雄性SD大鼠在左心耳和肺动脉圆锥之间用丝线结扎左冠状动脉前降支,四周后使用。利用膜片钳和激光扫描共聚焦显微镜同步实时记录系统分别记录动作电位诱发的钙瞬变、咖啡因诱发的钙瞬变。结果为：对照组动作电位诱发的钙瞬变峰值比心衰动作电位诱发的钙瞬变峰值高；对照组咖啡因诱发的钙瞬变峰值比心衰组咖啡因诱发的钙瞬变峰值高。其次,用NiCl2和Thapsigargin (TG)分别阻断心肌细胞的钠钙交换体和钙泵后,异丙肾上腺素(ISO)随胞外灌流液作用于细胞,用激光扫描共聚焦显微镜记录胞浆内钙火花发生率和钙离子浓度的变化。结果为：灌流ISO前后心肌细胞自发钙火花的发生率明显增高；对照组未用ISO灌流的心肌细胞胞浆内钙离子浓度有略微降低,而实验组用ISO灌流心肌细胞,胞内钙离子浓度明显升高。 结果表明,心衰组动作电位诱导的钙瞬变小于对照组,说明肌浆网的释放量减少,这有可能是因为肌浆网钙容量减少造成的。另外,心衰组咖啡因诱导的钙瞬变也小于对照组,表明了心衰时肌浆网的钙容量比正常情况少。这可能是由于心衰时β-肾上腺素受体激活,进而影响肌浆网上的钙离子释放通道RyRs的构象改变。ISO灌流心肌细胞后,静息期胞浆内的钙火花发生率增高,且胞浆内钙离子的浓度也逐渐增高。这说明ISO激活β-肾上腺素受体后,进一步激活蛋白激酶A(PKA),而PKA可使RyRs磷酸化。过磷酸化的RyRs在心肌细胞静息期仍可开放,并会异常释放肌浆网内的钙离子,即钙泄漏。以上实验证实,心衰时肌浆网钙容量减少与RyRs介导的钙泄漏有关。

目录

论文说明：缩略词表

声明

摘要

前 言

第一部分同步记录L-型钙电流和钙火花

一、前言

二、材料与方法

三、结果

四、讨论

第二部分心衰时SR的异常钙释放

一、前言

二、材料与方法

三、结果

四、讨论

第三部分异丙肾上腺素与RyR介导的钙泄漏

一、前言

二、材料与方法

三、结果

四、讨论

总结与展望

参考文献

在读期间发表论文和参加科研工作情况说明

致谢

综述