CKIP-1参与调节心肌缺血再灌注损伤的机制研究

摘要

急性心肌梗死(Acute Myocardial infarction，AMI)主要病理过程是急性缺血而导致的心肌细胞死亡。通过血运重建恢复血流是临床上保护心肌最有效的方法，但是再灌注本身会进一步加剧原缺血损伤，称为缺血再灌注损伤(Ischemia reperfusion injury, I/R injury)，这时细胞死亡主要包括坏死和凋亡，既往认为坏死是被动的不受信号调控的过程，目前研究提示至少有一部分坏死受程序性调控，程序性坏死依赖于受体相互作用蛋白激酶3(Receptor-interacting protein kinase3，RIPK3)，这种死亡过程由特定的信号转导分子所驱动，其特点是形成以RIPK1(Receptor-interactingproteinkinase1，RIPK1)和RIPK3为核心的坏死小体。同时抗凋亡和坏死处理可在最大程度上减少再灌注损伤导致的心肌细胞死亡。
　　酪蛋白激酶2相互作用蛋白1（Casein kinase2-interacting protein-1，CKIP-1）可调节细胞骨架，调控细胞的增殖、分化及凋亡等，在心脏高水平表达，CKIP-1敲除后小鼠可发生自发性心肌肥大，并对压力负荷增加导致的病理性心肌肥大高度敏感，表明CKIP-1参与调控心脏的生理功能，可能为心血管系统保护因子。但CKIP-1与心肌再灌注损伤的关系还很不清楚。
　　本工作利用CKIP-1基因敲除(Knockout，KO)小鼠及CKIP-1心脏特异性转基因(Transgene，TG)小鼠展开系列研究，首先构建缺血/再灌注损伤模型，在活体水平的研究提示CKIP-1可能通过调控细胞坏死参与调节再灌注损伤，并利用体外培养的CKIP-1过表达原代心肌细胞，进一步研究了CKIP-1调控再灌注损伤的分子机制。主要方法与结论如下:
　　(1)为探索CKIP-1是否参与调节心肌缺血/再灌注损伤，本工作首先利用CKIP-1敲基因小鼠及同窝对照的野生型(Wild type，WT)小鼠建立急性缺血/再灌注模型，给予缺血40min再灌注24h。TTC/伊文思蓝染色结果显示，相比于WT组小鼠，KO组小鼠心梗面积显著增加，心肌损伤标志物血清cTnT水平显著升高。利用TUNEL法检测凋亡，结果显示二两组之间细胞凋亡率无统计学差异，提示CKIP-1可能影响心肌细胞的坏死而不是凋亡。我们研究了I/R一个月后WT及CKIP-1 KO小鼠的心功能，结果显示相比于WT小鼠，KO小鼠心肌梗死边缘区纤维化加重，心脏超声结果显示左心室射血分数及短轴缩短率均下降，左室收缩末期及舒张末内径增加。
　　(2)由于CKIP-1敲除后小鼠心肌发生自发性肥大，那么I/R后心梗面积增加是由于心肌肥大所导致的对缺血敏感性增加，还是其他机制所导致的心肌细胞死亡增加？CKIP-1是否为心血管系统保护因子？过表达CKIP-1是否可以保护心肌减轻心肌再灌注损伤？为进一步回答上述科学问题，我们利用心脏特异性CKIP-1 TG小鼠重复上述实验，结果显示CKIP-1过表达可减轻I/R处理后心肌梗死面积，降低血清cTnT水平，并且I/R处理后CKIP-1 TG组小鼠和WT组心肌细胞凋亡率无统计学差异。I/R处理一个月后，相比WT小鼠，CKIP-1 TG小鼠心肌梗死区纤维化明显减轻，心脏超声结果显示左心射血分数及短轴缩短率明显升高，左室收缩末期及舒张末内径减低。
　　(3)根据以上结果我们推测CKIP-1可调节心肌细胞坏死。在体外研究中，我们利用TNFα+z-VAD诱导原代心肌细胞程序性坏死，发现CKIP-1过表达可减轻心肌细胞程序性坏死。同时利用qPCR检测TNFα的mRNA水平，发现CKIP-1可抑制程序性坏死过程中内源性TNFα的转录。免疫共沉淀实验发现CKIP-1与RIPK1的E3 TRAF2分子存在相互作用，在CKIP-1过表达的L929细胞稳定株中，利用siRNA敲低TRAF2可CKIP-1过表达对TNFα的抑制效应，提示CKIP-1通过TRAF2调控TNFα的水平。
　　研究结论:CKIP-1是心肌细胞的保护因子，可减轻心肌再灌注损伤，减轻心肌细胞坏死，抑制TNFα表达。

目录

声明

中英文缩略词表

摘要

前言

材料与方法

第一部分 CKIP-1基因敲除加重心肌缺血再灌注损伤

实验分组

实验方法

实验结果

讨论

结论

第二部分 心脏CKIP-1过表达可以保护心肌减轻缺血再灌注损伤保护心功能

实验分组

实验方法

实验结果

讨论

结论

第三部分 CKIP-1调控心肌减轻缺血再灌注损伤诱导的心肌细胞坏死的机制研究

实验分组

实验方法

实验结果

讨论

结论

创新点及不足

参考文献

文献综述 细胞程序性死亡研究进展

攻读学位期间发表文章、论著及奖励

致谢