缺氧复氧时肥大心肌细胞凋亡及其与能量代谢途径转换的关系

心肌细胞凋亡是心肌肥大向心力衰竭转化的重要机制,因此,抑制肥大心肌细胞凋亡可能是防治心力衰竭的有 效药物靶点之一。本研究以0．1μmol／L血管紧张素Ⅱ和1 μmol／L去甲肾上腺素刺激培养心肌细胞,复制心肌细胞肥大模 型,用三气孵箱培养。缺氧条件是95％N2和5％CO2,控制氧分压低于5 mmHg以下,8 h后常氧培养,液闪计数法测 定丙酮酸脱氢酶(pyruvate dehydrogenase,PDH)和肉碱脂酰转移酶-1(carnitine palmitoyltransferase 1,CPT-1)活性,糖氧化、 糖酵解、脂肪酸氧化率,以及细胞凋亡百分率,分析肥大心肌细胞能量代谢变化与细胞凋亡间的关系。结果如下:(1)与 常氧培养比较,缺氧8 h后,活化型丙酮酸脱氢酶(PDHa)和CPT-1活性均有显著下降,但复氧早期肥大心肌细胞PDHa活 性有轻度进一步降低(P>0．05),而CPT-1活性却较快恢复。(2)缺氧时,正常和肥大心肌细胞葡萄糖氧化代谢率均有降低[分 别下降(16±0．9)％、(48±1．1)％];复氧时,正常心肌细胞糖氧化代谢较快恢复,而肥大心肌细胞在复氧早期,糖氧化 率进一步降低,此后才逐渐恢复。(3)在缺氧时,肥大心肌细胞糖酵解率仅轻度下降,但在复氧后糖酵解率迅速升高,呈 爆发样达峰值后又逐渐恢复到缺氧前水平。(4)肥大心肌细胞在缺氧后脂肪酸代谢明显降低,但复氧后脂肪酸代谢呈爆发式 上升,并大大高于缺血前的代谢水平。(5)缺氧时肥大心肌细胞凋亡率即显著增加,在复氧早期细胞凋亡率继续大幅度上 升,此后逐渐减少。(6)预先用二氯乙酸处理肥大心肌细胞,可显著逆转缺氧复氧导致的细胞糖氧化受抑、糖酵解和脂肪 酸代谢活化,同时,抑制细胞凋亡的发生。上述结果提示,缺氧复氧后的肥大心肌细胞能量代谢途径转换是导致细胞凋 亡的重要原因。     

凋亡诱导因子介导缺氧/复氧致肥大心肌细胞凋亡的作用

心肌细胞凋亡导致心肌组织合胞体功能丧失,最终使代偿性心肌肥大向心力衰竭转化。过去的研究已经确认天门冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶(caspartate-specificcysteinylproteinase,caspase)依赖机制在心肌细胞凋亡中的作用,但对caspase非依赖机制即凋亡诱导因子(apoptosis-inducingfactor,AIF)在心肌细胞凋亡中的作用尚不明确。本研究应用血管紧张素Ⅱ(0.1μmol/L培养12h)诱导培养的小鼠肥大心肌细胞,利用三气孵箱建立缺氧/复氧模型以模拟缺血再灌注。应用RT-PCR、Westernblot、siRNA基因转染、Hoechst33258染色法检测AIF在mRNA和蛋白质水平的表达及细胞凋亡的变化,分析AIF在缺氧/复氧致肥大心肌细胞凋亡中的意义。结果如下:(1)与对照组比较,缺氧8h组(H8h)和缺氧12h组(H12h)AIFmRNA及蛋白表达水平均显著升高(mRNA:0.52±0.04及0.85±0.10vs0.29±0.08,P<0.05;蛋白质:2.07±0.15和3.12±0.19vs0.29±0.04,P<0.05),即随缺血时间的延长,AIFmRNA及蛋白表达水平均显著增加。(2)与对应单纯缺氧组比较,缺氧后给予复氧刺激,H8h/R组和H12h/R组AIFmRNA及蛋白表达水平均显著升高(mRNA:1.09±0.12和1.41±0.23,P<0.05;蛋白质:4.57±0.25和5.71±0.27,P<0.05)。仅在H8h/R及H12h/R组,可见AIF核转位显著增加。(3)AIFsiRNA转染可显著抑制肥大心肌细胞AIF的表达,对缺氧时细胞凋亡无明显影响(P>0.05),但可显著降低缺氧/复氧诱导的肥大心肌细胞凋亡率(P<0.05)。同时抑制AIF及caspase-3活性,可显著加强单一抑制剂对缺氧/复氧诱导的肥大心肌细胞凋亡的抑制作用。(4)抑制caspase-3活性对缺氧/复氧诱导的AIF核转位无明显影响。上述结果提示,缺氧/复氧时AIFmRNA、蛋白表达和核转位均显著增加,且在缺氧/复氧诱导肥大心肌细胞凋亡中具有重要的作用。     

乳酸堆积和二氯乙酸钠对肝癌细胞凋亡及bax、bcl-2 表达 和caspase-3 活性的影响

目的：探讨乳酸堆积和二氯乙酸钠(DCA)对肝癌细胞(HepG2)凋亡和bax、bcl-2 表达及caspase-3 活性的影响。方法：通过体 外培养HepG2,建立稳定的体外培养模型,配制成终浓度分别为0 mmol/L、1.0 mmol/L、2.0 mmol/L、4.0 mmol/L、8.0 mmol/L的乳 酸培养液以及在不同浓度乳酸组中加入终浓度为10-3mmol/L DCA 培养液与HepG2共同培养,其中以0 mmol/L 乳酸组为对照 组。采用MTT法检测乳酸对HepG2 的抑制率,流式细胞仪检测乳酸和DCA 对HepG2的凋亡百分率,用Real-time PCR法测定 bax 及bcl-2 mRNA的表达,用免疫荧光法检测caspase-3 的活性。结果：乳酸对HepG2 的IC50值为13.6 mol/L,与对照组比较,随 着乳酸浓度的增加,HepG2 凋亡率增加,bax mRNA 表达升高,bcl-2 mRNA 的表达降低,caspase-3活性增加,其中1.0 mmol/L 乳 酸组与对照组比较(P>0.05),2.0 mmol/L,4.0 mmol/L 和8.0 mmol/L乳酸组与对照组比较差异有统计学意义(P<0.05)。加入DCA 后,HepG2 凋亡减少,2.0 mmol/L 乳酸+DCA 组、4.0 mmol/L乳酸+DCA 组、8.0 mmol/L乳酸+DCA 组与同浓度的乳酸组比较, bax mRNA 表达减少（P<0.05）,bcl-2 mRNA 表达增加（P<0.05）,caspase-3 活性减低（P<0.05）。结论：乳酸可诱导HepG2凋亡,且随 着乳酸浓度的增高,HepG2 的凋亡率增加,其机制可能是通过对bcl-2 及bax mRNA 表达的改变以及激活caspase-3 活性而实现, DCA可以降低HepG2 凋亡,对乳酸堆积造成的HepG2凋亡有抑制作用。     

蛋白激酶Cδ可能参与肥大心肌细胞转向凋亡

为了探讨肥大心肌细胞对凋亡刺激的易感性及蛋白激酶Cδ(protein kinase Cδ,PKCδ)在其中的作用,以内皮素-1 (endothelin-1,ET-1)处理原代培养的新生大鼠心肌细胞,诱导心肌细胞肥大;再用血管紧张素Ⅱ(angiotensin II,Ang II)作为细胞凋亡诱导因子,采用鬼笔环肽(phalloidin)荧光染色与细胞面积测量两种方法检测心肌肥大,Hoechst 33258荧光染色检测细胞凋亡。结果显示：(1)1与10 nmol/L ET-1作用48h,心肌细胞肌原纤维排列整齐、染色增浓,随ET-1浓度增加而愈加明显,心肌细胞表面积分别增加42．5%和67．3%,以此作为轻度和中度心肌细胞肥大模型。(2)正常、轻度肥大与中度肥大心肌细胞受1nmol/L AngⅡ处理24h后,凋亡率分别为(15．54±1．32)%、(20．65±1．40)%与(29．33±3．52)%,三组之间有显著差异(P＜0．05)。(3)受AngⅡ刺激后,PKCδ特异性抑制剂rottlerin不影响正常心肌细胞的凋亡率,却有效抑制了轻度和中度肥大心肌细胞的凋亡。肥大心肌细胞凋亡易感性明显高于正常心肌细胞,抑制PKCδ可以抑制肥大心肌细胞凋亡,提示PKCδ参与肥大心肌细胞凋亡过程。     

内皮素-1与PGF2α单独或联合作用对心肌细胞的影响

目的:观测ET-1与PGF2α单独或联合作用对新生大鼠心肌细胞面积与凋亡率的影响,以探讨心肌细胞肥大与凋亡的关系.方法:分离培养新生大鼠心肌细胞,采用鬼笔环肽(phalloidin)荧光染色(定性)与细胞面积测量(定量)两种方法检测心肌细胞肥大;以Hoechst 33258荧光染色检测心肌细胞凋亡.结果:Phlloidin荧光染色显示ET-1或PGF2α单独处理组,心肌细胞肌原纤维纹理清晰,纤维增多且沿细胞长轴方向排列.而ET-1与PGF2α联合处理48 h组的肌原纤维出现纹理模糊与断裂现象.ET-1与PGF2α诱导心肌细胞肥大呈现一定的量-效关系:10nmol/L ET-1处理24 h组心肌细胞面积较对照组增加68%,100 nmol/L ET-1组增加84%.10 nmol/L PGF2α组增加28%,100 nmol/L PGF2α组增加106%.ET-1与PGF2α可协同引起心肌细胞肥大,但缺乏叠加效应:10nmol/LET-1与10 nmol/L PGF2α联合作用组增加80%;10 nmol/L ET-1与100 nmol/L PGF2α组增加122%;而100 nmol/LET-1与10 nmol/L PGF2α组增加96%;100 nmol/LET-1与100 nmol/L PGF2α组增加199%.ET-1与PGF2α单独作用缺乏明显的促心肌细胞凋亡作用.ET-1与PGF2α联合作用24 h对心肌细胞凋亡率亦无明显影响,作用48 h则使心肌细胞凋亡率呈显著性增加.ET-1或PGF2α先引起心肌细胞肥大后,促肥大因子亦可诱导心肌细胞凋亡,且心肌细胞凋亡率与其肥大程度呈正相关.结论:ET-1与PGF2α单独作用仅可促心肌细胞肥大,联合作用48 h则可促心肌细胞凋亡.     

κ-阿片受体激动对高糖诱导心肌肥大的影响

目的:研究κ-阿片受体(κ-OR)激动剂U50488H在高浓度葡萄糖(25.5mmol/L)诱导的心肌细胞肥大中的作用及可能的信号转导通路。方法:以原代培养的新生大鼠心肌细胞为模型,应用25.5mmol/L的高浓度葡萄糖诱导心肌肥大,用Lowry法检测心肌细胞蛋白含量;用消化分离法及计算机图像分析系统检测心肌细胞体积;用Western蛋白印迹法测定细胞外信号调节激酶(ERK)磷酸化水平。结果:25.5mmol/L的高浓度葡萄糖使心肌细胞蛋白含量和体积明显增加,1μmol/L的U50488H能抑制高糖诱导的心肌肥大,使ERK磷酸化水平降低,与10μmol/L的ERK抑制剂U0126对心肌肥大的抑制程度相近,统计结果没有显著性差异。结论:U50488H抑制高糖诱导的心肌肥大与ERK信号有关。     

乳酸堆积和二氯乙酸钠对肝癌细胞凋亡及bax、bcl-2表达和caspase-3活性的影响

目的：探讨乳酸堆积和二氯乙酸钠（OCA）对肝癌细胞（HepG2）凋亡和bax、bcl-2表达及caspase-3活性的影响。方法：通过体外培养HepG2,建立稳定的体外培养模型,配制成终浓度分别为0mmol／L、1．0mmol／L、2．0mmol／L、4．0mmol／L、8．0mmol／L的乳酸培养液以及在不同浓度乳酸组中加入终浓度为10^-3mmol／LDCA培养液与HepG2共同培养,其中以0mmol／L乳酸组为对照组。采用MTT法检测乳酸对HepG2的抑制率,流式细胞仪检测乳酸和DCA对HepG2的凋亡百分率,用Real-time PCR法测定bax及bcl-2mRNA的表达,用免疫荧光法检测caspase-3的活性。结果：乳酸对HepG2的IC50值为13．6mol／L,与对照组比较,随着乳酸浓度的增加,HepG2凋亡率增加,baxmRNA表达升高,bcl-2mRNA的表达降低,caspase-3活性增加,其中1．0mmol／L乳酸组与对照组比较（P〉0．05）,2．0mmol／L,4．0mmol／L和8．0mmol／L乳酸组与对照组比较差异有统计学意义（P〈0．05）。加入DCA后．HepG2凋亡减少,2．0mmol／L乳酸＋DCA组、4．0mmol／L乳酸＋DCA组、8．0mmol／L乳酸＋DCA组与同浓度的乳酸组比较,baxmRNA表达减少（P〈0．05）,bcl-2mRNA表达增加（P〈0．05）,caspase-3活性减低（P〈0．05）。结论：乳酸可诱导HepG2凋亡,且随着乳酸浓度的增高,HepG2的凋亡率增加,其机制可能是通过对bcl-2及baxmRNA表达的改变以及激活caspase-3活性而实现,DCA可以降低HepG2凋亡,对乳酸堆积造成的HepG2凋亡有抑制作用。     

缺氧诱导因子-1α在缺氧预处理预防心肌细胞损伤中的作用

本工作旨在研究缺氧预处理(hypoxic preconditioning,HPC)对于心肌细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated proteinkinases,ERK)活性、缺氧诱导因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α)表达的影响,及其在缺氧复氧诱导心肌细胞损伤中的作用。通过在培养的SD乳鼠心肌细胞缺氧／复氧(H／R)模型上,观察HPC对于24h后H／R诱导心肌细胞损伤的影响,以台盼蓝排斥实验检测心肌细胞存活率、以TUNEL法检测细胞凋亡、并用荧光素染料Hoechst33258测定心肌细胞凋亡率：制备心肌细胞蛋白提取物,以磷酸化的ERK1／2抗体测定ERK1／2活性,以抗HIF-1α抗体检测HIF-1α的表达,并观察ERKs的上游激酶(MEK1／2)抑制剂PD98059对于HPC诱导的ERKs磷酸化、HIF-1α表达以及心肌细胞保护作用的影响,并分析细胞损伤与ERK1／2活性、HIF-1α表达量之间的相互关系。结果 显示缺氧复氧造成心肌细胞损伤,HPC可以增加心肌细胞H／R后存活率,降低凋亡率,并激活ERKll2,诱导HIF-1α表达：细胞凋亡与ERKs活性、HIF-1α表达量之间存在负相关,即ERKs活化、HIF-1α表达与预防细胞损伤有关：而ERKs活性与HIF-1α表达量之间存在正相关,ERKs的上游激酶MEK抑制剂PD98059可以消除HPC诱导的ERKs磷酸化、HIF-1α表达和心肌细胞保护作用。由此得出的结论是HPC可以提高乳鼠心肌细胞对于H／R的耐受性,其机制涉及ERKs介导的HIF-1α表达。     

三七皂苷对缺氧复氧心肌细胞损伤保护作用的研究

目的：研究三七皂苷对纯化培养大鼠乳鼠心肌细胞缺氧/复氧损伤的保护作用及机制。方法：采用纯化培养的心肌细胞建立缺氧/复氧损伤模型,测定细胞凋亡率、caspase-3、乳酸脱氢酶（LDH）、丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）含量。结果：与正常组比较,模型组LDH、MDA含量、caspase-3活性及细胞凋亡率明显升高（P＆lt;0.01）,SOD活性明显降低（P＆lt;0.01）;三七皂苷组降低LDH、MDA含量、caspase-3活性和细胞凋亡率,提高SOD活性,与缺氧/复氧组比较各实验指标差异均具有显著性（P＆lt;0.05）。结论：三七皂苷对缺氧/复氧心肌细胞损伤有保护作用,作用机制与清除氧自由基,抗脂质过氧化及降低细胞凋亡率有关。     

雌激素对培养心肌细胞肥大和凋亡的抑制作用

目的研究生理剂量17β雌二醇(17-βestradiol,E2)对去甲肾上腺素(norepinephrine,NE)诱导的心肌细胞肥大和凋亡的影响。方法培养新生大鼠心肌细胞分别给予NE(50μmol)、E2(10nmol)、NE(50μmol) E2(10nmol)作用48h,通过心肌细胞蛋白质含量、[3H]亮氨酸掺入率检测心肌细胞肥大;透射电镜、DNA Ladder和流式细胞术检测心肌细胞凋亡。结果17β雌二醇可抑制去甲肾上腺素诱导的心肌细胞蛋白质含量、[3H]亮氨酸掺入率和心肌细胞凋亡率的增加,使凋亡心肌细胞特异性超微结构和DNA梯状带纹消失。结论17β雌二醇可抑制去甲肾上腺素所诱导的心肌细胞肥大和凋亡。     

Determination of stoichiometry of radioiodination of proteins

A sensitive method for the detection of small quantities of hydrophobic antioxidant free radical scavengers such as butylatedhydroxytoluene (BHT) and butylatedhydroxyanisole (BHA) in aqueous samples is described. The procedure involves extraction of the hydrophobic free radical scavenger into an organic solvent phase, followed by the subsequent reaction of an aliquot of this extract with the stable cation radical tris(p-bromophenyl)amminium hexachloroantimonate (TBACA). In experiments with BHT and BHA, the loss of TBACA absorbance at 730 nm was found to be linearly proportional to the amount of antioxidant added, with quantities of BHT as small as 200 pmol being easily detectable. In aqueous suspensions of dimyristoylphosphatidylcholine vesicles, assays of the aqueous BHT concentration showed that BHT partitioned strongly into the membrane phase, achieving very high BHT/phospholipid ratios. For a given concentration of BHT, partitioning into the membrane phase was greater in large, multilamellar liposomes than in either small, single-walled vesicles or in purified rat brain synaptic vesicle membranes. Direct assay of BHT and BHA in phospholipid membranes, however, was complicated by a nonspecific interaction between TBACA and the phospholipid.