Connexin 43在细胞死亡中的作用

缝隙连接蛋白在细胞膜表面聚合形成半通道,部分两两结合构成缝隙连接通道,两者与胚胎发育、肿瘤发生及某些心脑血管疾病有关。Connexin 43(Cx43)在心肌细胞和神经细胞高表达,在多种缺血性心脑疾病及缺血再灌注损伤的病理过程中具有重要作用。近来有研究发现,Cx43也存在于线粒体和细胞核,分别参与心肌保护和细胞分化。该文以心肌细胞和神经细胞为主讨论近年来Cx43在细胞死亡中的作用的研究进展。     

线粒体钾通道参与葛根素抗心肌细胞缺氧/复氧损伤的作用

目的:探讨线粒体ATP敏感性钾通道和线粒体钙激活钾通道在葛根素预处理抗心肌细胞缺氧/复氧损伤中的作用。方法:采用酶解分离大鼠心肌细胞复制心肌细胞缺氧/复氧模型,台盼蓝拒染法测定心肌细胞存活率;四甲基罗丹明乙酯(TMRE)孵育测定线粒体膜电位值;分离线粒体测定线粒体渗透性转换孔开放程度。结果:与缺氧/复氧组相比,葛根素(0.24mmol/L)预处理5min可明显增加心肌细胞的存活率,线粒体ATP敏感性钾通道抑制剂5-羟基癸酸(100μmol/L,预处理20min)或线粒体钙激活钾通道阻断剂paxilline(1μmol/L,预处理5min)均可拮抗葛根素的作用。葛根素预处理可明显减弱缺氧引起的线粒体膜电位的耗损,5-羟基癸酸和paxilline都能明显拮抗其作用。在分离心肌线粒体模型上,葛根素显著减弱CaCl2诱导的线粒体在A520处吸光度降低,其作用与单独应用线粒体渗透性转换孔抑制剂环孢菌素A相似;5-羟基癸酸和paxilline可拮抗葛根素的保护作用。结论:在大鼠分离心肌细胞模型或分离线粒体模型上,葛根素预处理具有抗缺氧/复氧损伤的作用,这种保护作用可能与其促进线粒体ATP敏感性钾通道和线粒体钙激活钾通道的开放,进而稳定线粒体膜电位,抑制线粒体渗透性转换孔开放有关。     

线粒体自噬与心肌衰老

线粒体(mitochondrion)是一种存在于大多数真核细胞中由双层膜包被的细胞器,是细胞进行有氧呼吸和能量来源的主要场所。由于各种因素导致的线粒体损伤及功能紊乱,是细胞潜在的危险因素,必需及时清除,以维持细胞内环境稳态。而细胞内受损的线粒体主要通过选择性的自噬过程,即线粒体自噬来介导清除。对于心肌细胞这种有丝分裂后细胞,线粒体自噬功能的改变对其细胞质量控制的影响尤为显著。在生理状态及应激状态下,多种因子可调控心肌细胞线粒体自噬,进而发挥心肌细胞质量控制的作用。近年来多项研究均表明,线粒体自噬与心肌衰老之间存在着密切的联系。本文现就线粒体自噬及其与心肌衰老的关系进行综述。     

葛根素抗心肌细胞过氧化氢损伤的线粒体相关机制

目的:探讨葛根素(puerarin,Pue)预处理抗过氧化氢(H2O2)应激损伤的作用是否与线粒体渗透性转换孔和/或线粒体钙激活钾通道有关。方法:采用酶解分离大鼠心肌细胞模型,台盼蓝拒染法测定心肌细胞存活率;Rhodamine123孵育测定线粒体膜电位值,分离线粒体测定mPTP孔开放程度。结果:与H2O2应激组相比,Pue(0.24mmol/L)预处理5min可明显对抗H2O2应激引起的心肌细胞存活率的降低,线粒体钙激活钾通道阻断剂paxilline(Pax,1μmol/L,预处理30min)、线粒体渗透性转换孔开放剂atractyloside(20μmol/L,预处理20min)或PKC抑制剂chelerythrine(5μmol/L,预处理30min)可拮抗Pue的作用。Pue预处理或钙激活钾通道开放剂NS1619(10μmol/L,10min)都明显减弱H2O2应激引起的线粒体膜电位的去极化,线粒体渗透性转换孔开放剂atractyloside能明显减弱Pue的作用。在分离心肌线粒体模型上,Pue(0.24mmol/L,5min)显著减弱CaCl2诱导的线粒体在A520处吸光度降低,Pax(1μmol/L,5min)可拮抗Pue的作用。结论:在大鼠分离心肌细胞模型或分离线粒体模型上,Pue预处理具有抗过氧化氢应激损伤的作用,这种保护作用可能与其抑制线粒体渗透性转换孔的开放和促进线粒体钙激活钾通道的开放有关。     

心脏衰老与线粒体治疗

随人口老龄化进程加速,由心脏衰老引发的各类心血管疾病已成为不可忽略的健康问题。心脏中,约95%的ATP来源于心肌线粒体,以维持心脏泵血功能。线粒体功能障碍可导致心肌能量不足,心肌细胞受损死亡或心肌衰老。因此,线粒体的功能完好对于维持心脏正常功能具有重要作用,并被认为是心脏衰老的一个关键特征。本文对心脏衰老与线粒体功能障碍进行综述,主要概述了衰老心脏的特征,衰老心肌细胞线粒体结构与功能的变化,重点阐述线粒体功能障碍导致心脏衰老的5大因素,包括线粒体形态数量的改变,线粒体DNA突变,线粒体质量控制失败,线粒体酶的改变,线粒体相关代谢产物及应激信号的变化。总结了靶向线粒体的心脏衰老治疗方式及作用机制,同时探讨了靶向年龄相关的线粒体治疗心脏衰老的现状和未来方向。     

Calpain抑制剂-1对大鼠急性缺血再灌注诱导心肌细胞凋亡的影响

采用结扎 SD大鼠左冠状动脉前降支制作在体缺血再灌注模型 ,通过光镜、电镜观察形态学改变 ,用缺口末端标记法 (Td T- m ediated d U TP nick end labeling,TU NEL)检测心肌细胞凋亡 ,研究钙激活中性蛋白酶的特异性抑制剂 calpaininhibitor- 1(CAI- 1)对大鼠急性缺血再灌注诱导的心肌细胞凋亡的影响。结果显示光镜下缺血再灌注组细胞混浊肿胀 ,横纹不清或消失 ,心肌纤维波纹状弯曲 ,可见部分心肌细胞核浓缩。CAI- 1治疗组则以上病理改变明显减轻 ,假手术组未见异常 ;电镜下缺血再灌注组心肌细胞有线粒体肿胀 ,核染色质边集 (chromatic m argination) ,核膜表面凹凸不平 ,核皱缩 (nucleusshrinkage)等凋亡形态学改变 ,CAI- 1治疗组心肌细胞核未见明显异常。TU NEL 检测显示缺血再灌注组大鼠的心肌细胞凋亡数为 17.0± 9.6 8/高倍视野 ,而 CAI- 1治疗组心肌细胞凋亡数为 4.76± 0 .47/高倍视野 ,两组数据在统计学上有显著性差异 (P<0 .0 1) ,假手术组未见凋亡的心肌细胞。研究提示钙中性蛋白酶抑制剂 CAI- 1可明显抑制大鼠急性缺血再灌注诱导的心肌细胞凋亡 ,Calpain参与了心肌细胞凋亡的发生     

黄芪注射液对缺血性心肌病大鼠心肌的保护作用*

目的: 探究黄芪注射液对缺血性心肌病大鼠心肌保护作用及其机制。方法: 将36只雄性鼠随机分成:对照组(12只)、缺血性心肌病组(12只)及黄芪注射液组(12只);缺血性心肌病组和黄芪注射液组的大鼠开胸结扎冠状动脉,建立缺血心肌病大鼠模型;建立心肌缺血模型后,黄芪注射液组术后注射黄芪注射液(每周一次,剂量:10 g/kg体重),共注射4次,其他两组腹腔均注射相同剂量的生理盐水;4周后给予3组大鼠麻醉后行心电图及心脏彩超后,处死大鼠取心肌标本行电镜检查,观察其心肌病理超微结构的变化,检测大鼠心肌细胞线粒体Ca²⁺浓度和心肌细胞线粒体融合蛋白mitofusin 1(Mfn1)及凋亡因子C/EBP 同源蛋白(chop)表达,以及黄芪注射液对大鼠心肌细胞ATP敏感钾通道电流的作用。结果: 与对照组比较,缺血性心肌病组中大鼠出现心律失常现象;心室扩大,EF值降低;心肌排列紊乱,线粒体空泡化严重;线粒体Ca²⁺浓度增加(P＜0.01);Mfn1表达减低(P＜0.05),chop表达增加(P＜0.01); 与缺血性心肌病组比较,黄芪注射液组中大鼠心律失常发生率明显减少,心肌细胞动作电位时程缩短,心脏彩超及心肌病理明显改善并存在大量线粒体融合,心肌线粒体Ca²⁺浓度和chop表达明显减少(P＜0.01),而Mfn1表达明显增加(P＜0.01),心肌细胞ATP敏感钾电流明显增加(P＜0.01),该作用可被ATP敏感钾通道特异性阻断剂格列本脲阻断。结论: 黄芪注射液明显减少缺血性心肌病大鼠心律失常的发生率,继而改善缺血性心肌病大鼠心脏功能、减轻心肌病理损伤,其作用机制可能通过心肌细胞ATP敏感钾通道所介导。     

胚胎干细胞向心肌细胞分化过程中能量代谢变化的研究

本文通过定向诱导人胚胎干细胞分化为心肌细胞,对分化过程中胚胎干细胞、心肌祖细胞和心肌细胞糖酵解能力和线粒体氧化磷酸化能力进行实时定量检测,旨在探索分化过程中细胞能量代谢表型的转换机制.用GSK3抑制剂CHIR99021和Wnt信号通路小分子抑制剂IWP2的方法定向分化人胚胎干细胞为心肌祖细胞和心肌细胞;细胞免疫荧光检测人胚胎干细胞标志物,流式细胞术检测人心肌祖细胞和心肌细胞标志物;应用细胞外流量分析(extracellular flux analysis)方法检测人胚胎干细胞、心肌祖细胞和心肌细胞能量代谢情况.研究发现,人胚胎干细胞干性保持稳定,均表达Nanog、OCT4、SOX2细胞标志物;在向心肌分化过程中,第7 d心肌祖细胞标志物Isl1表达99%以上,分化第14 d心肌细胞标志物cTnT表达83%以上;人胚胎干细胞糖酵解代谢能力最强,心肌细胞线粒体功能最强,心肌祖细胞处于两种代谢方式的过度阶段.因此推断,在人胚胎干细胞向心肌细胞分化的过程中,细胞糖酵解能力逐渐减弱,线粒体氧化磷酸化能力逐渐增强,细胞的能量代谢类型发生转变.本研究旨在优化人胚胎干细胞定向分化为心肌细胞的方法,揭示...     

一氧化氮对心肌的抑制性保护作用

内皮型与神经型一氧化氮合酶(eNOS,nNOS)在心肌细胞内持续表达,而细胞应激可引起诱导型NOS(iNOS)表达.心肌细胞结构型eNOS与nNOS源性NO,在生理条件下对心肌主要发挥4方面的抑制作用:减缓心肌细胞搏动频率,轻度抑制心肌细胞收缩功能,加速心肌细胞舒张并增加顺应性,以及轻度抑制线粒体电子传递而增强氧利用效...     

糖尿病心肌纤维化和肌动蛋白异常表达的研究

目的　研究糖尿病大鼠不同病程心肌纤维化和肌动蛋白含量的变化 ,阐明两者对糖尿病心肌病变发生的作用。方法　 1.制造糖尿病大鼠心肌模型并随机分组。 2 .氯胺T法测定羟脯氨酸含量 ,代表心肌胶原总含量。心肌免疫组织化学染色测定心肌胶原蛋白 (CollagenⅠ、CollagenⅡ )和心肌型α肌动蛋白 (α actin)及转化生长因子β1(TGF β1)。 3.心肌病理改变的光镜和透射电镜观察。结果　糖尿病病程 6个月组心肌胶原总含量明显高于病程 3个月以内组 (P <0 0 1)。病程 3个月之后Ⅰ型胶原蛋白表达伴随TGF β1的表达开始较健康鼠明显增加 (P <0 0 1)。α actin蛋白表达较健康鼠明显减少 (P <0 0 1)。糖尿病鼠心肌可见大量胶原纤维相互连接成网状 ,排列紊乱 ,分布不匀。心肌细胞心肌型α actin蛋白分布不均匀 ,位于心肌线粒体膜处 ,着色呈浅黄色。病程 3个月后大鼠α actin蛋白表达明显减少 ,心肌细胞核皱缩 ,线粒体肿胀 ,在细胞核周围和细胞质内有大量糖原沉积现象。结论　Ⅰ型心肌胶原蛋白大量增加是糖尿病鼠心肌纤维化的主要原因。心肌型actin表达减少 ,心肌细胞核皱缩和线粒体肿胀以及糖原沉积是糖尿病心肌病的病理基础。     

二氮嗪再灌注处理通过抑制细胞内ROS信号保护心肌细胞

恢复心肌血流量是目前针对急性心肌梗塞的有效治疗方式,但是在心肌再灌注过程中会进一步引起心肌细胞的坏死和调亡。二氮嗪是一种线粒体ATP敏感型钾离子通道开放剂,研究证明二氮嗪预处理具有心肌保护功能。本研究主要探讨二氮嗪再灌注处理是否具有心肌细胞保护作用并探讨其分子机制。以体外培养的H9c2心肌细胞为研究对象,通过联合缺氧模拟在体心肌缺血复灌损伤,检测细胞凋亡、线粒体膜电位、细胞内活性氧及钙离子各项指标的变化。结果发现,与正常组(control)相比,缺血再灌损伤组(ischemia-reperfusion injury,IRI)细胞活性显著下降,细胞凋亡率显著升高,线粒体跨膜电位(MMP)下降,同时细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)和钙离子大量爆发,二氮嗪在这一过程中通过抑制细胞内ROS的增加、保护线粒体膜电位起到心肌细胞保护作用,并且其保护作用与细胞内另一种重要的第二信使钙离子没有直接关系。     

1,6-二磷酸果糖抗心肌细胞缺氧性损伤作用的定量组织学研究

用 TAS 定量研究了培养心肌细胞缺氧后,心肌的细胞化学、形态学和功能改变以及1,6-二磷酸果糖的作用。结果表明,心肌细胞缺氧后,LDH 活性呈先高后低的双相改变,SDH活性的降低早于 LDH 活性的改变且较严重,线粒体明显肿胀,当肿胀至其自身大小的一倍时,裂解破坏增多。FDP 可显著改善心肌细胞的 SDH 和 LDH 活性,减轻心肌细胞和线粒体肿胀,并可改善心肌细胞功能。     

Ca~(2+)信号在肿瘤坏死因子-α诱导心肌肥大PI3-K信号途径中的作用

目的:研究Ca2+信号在肿瘤坏死因子-α(TNF-α)诱导心肌细胞肥大PI3-K信号途径中的作用。方法:Lowry法测心肌细胞蛋白含量;计算机图像分析系统测心肌细胞体积;[3H]-亮氨酸掺入法测心肌细胞蛋白合成;Till阳离子测定系统观察胞内[Ca2+]i瞬变。结果:①TNF-α(100μg/L)明显诱导心肌细胞蛋白含量、蛋白合成及体积的增加,PI3-K特异性抑制剂LY294002(50μmol/L)明显抑制TNF-α诱导的心肌肥大,但对正常心肌细胞生长无影响。L型Ca2+通道阻断剂verapamil(1μmol/L)对TNF-α诱导的心肌肥大无明显影响。②TNF-α引起心肌细胞内钙离子浓度([Ca2+]i)瞬间变化幅度增高,LY294002明显降低TNF-α诱导的上述改变,L型Ca2+通道阻断剂verapamil(1μmol/L)对TNF-α引起的变化无明显影响。结论:PI3-K可能通过引起心肌细胞[Ca2+]i升高参与TNF-α诱导的心肌细胞肥大,但与L型Ca2+通道无关。     

活性氧和线粒体ATP敏感钾通道介导肿瘤坏死因子α对缺氧/复氧心肌的保护作用

在培养的乳鼠心肌细胞上,研究肿瘤坏死因子α(TNF-α)对缺氧/复氧损伤心肌的保护作用的机制。结果发现：(1)用TNF-α(10—500U／ml)预处理,缺氧/复氧后心肌细胞内锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)活性增高、乳酸脱氢酶(LDH)释放量减少(P＜0．05);(2)用抗氧化剂N-乙酰半既氨酸(NAC,1mmol/L)、抗霉素A(antimycin A,50μmol/L)、2-巯基丙酰氨基乙酸(2-MPG,400μmol/L)和铜／锌超氧化物歧化酸(Cu/Zn,SOD)抑制剂二乙基二硫代氨基甲酸盐(DDC,100nmol/L)预处理,可取消TNF-α的抑制缺氧/复氧心肌细胞LDH释放和诱导Mn-SOD活性增高的作用;(3)mitoKATP通道抑制剂5-羟基癸酸(5-HD)预处理可阻断TNF-α对缺氧/复氧心肌细胞的保护作用;选择性mitoKATP通道开放剂diazoxide(50μmol/L)预处理可减少复氧后心肌细胞LDH的释放(P＜0．01),其作用可被5-HD(100μmol/L)和NAC所抑制。上述结果表明,活性氧和线粒体ATP敏感钾通道参与介导TNF-α对缺氧/复氧损伤的心肌保护作用。     

克山病是一种“心肌线粒体病(Mitochondrial Cardiomyopathy)”

亚急克病人心肌线粒体内膜电子传递链的琥珀酸氧化酶系,琥珀酸脱氢酶和细胞色素氧化酶活性明显低于对照。H~ -ATP酶的活性及其对寡霉素的敏感性都明显下降。ATP能量化后线粒体膜电位的变化也比对照明显降低。膜脂流动性低于对照。亚急克病人心肌线粒体内观察到较多的电子致密无定形物质,经电镜X射线微区等方法分析,认为这些物质不是Ca_3(PO_4)_2,而可能是一种蛋白质凝聚物。此外,心肌线粒体的硒含量远低于对照,而Ca含量明显高于对照。上述结果都反映亚急克病人心肌线粒体明显损伤。根据克山病患者心肌细胞线粒体结构与功能方面呈现的如此广泛与明显的异常,可将克山病称为“心肌线粒体病(Mitochondrial Cardiomyopathy)”。     

天门冬纳米制剂对小鼠抗氧化系统的影响

目的:探讨中药天门冬及其纳米制剂对小鼠心肌线粒体中超氧化物歧化酶(SOD)活性,丙二醛(MDA)含量,肝组织中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性的影响,观察纳米制剂能否更有效地改善机体的抗氧化能力.方法:采用D-半乳糖致衰老小鼠分别ig相同剂量的天门冬水提液及其纳米中药15 d,测定衰老小鼠心肌线粒体中SOD活性、MDA含量及肝组织中GSH-Px活性.结果:天门冬水提液及其纳米中药均能显著增强天门冬及其纳米中药均可提高小鼠心肌线粒体中SOD的活性(P<0.01),肝组织GSH-Px活性(P<0.01),降低心肌线粒体中MDA(P<0.05),且纳米中药的药效强于天门冬水提液的药效(P<0.01).结论:天门冬纳米制剂抗氧化能力优于天门冬超声波水提液.     

布比卡因致心肌细胞线粒体损伤大鼠模型的建立

目的观察电刺激下布比卡因心肌细胞线粒体形态变化及活性氧(reactive oxygen species, ROS)生成量,探讨建立理想的布比卡因中毒的大鼠心肌细胞模型。方法采用Langendroff装置新鲜分离雄性SD大鼠心肌细胞,细胞计数后将其转移至doff管中随机分为四组:DMEM静置组、DMEM电刺激组、布比卡因静置组、布比卡因电刺激组。实验重复五次。采用透射电镜观察心肌细胞线粒体形态,并使用多功能微孔板检测仪测量ROS生成量。结果 DMEM电刺激组线粒体肿胀程度及ROS生成量与DMEM静置组相比差异无显著性(P> 0.05);而布比卡因电刺激组线粒体肿胀程度明显高于布比卡因静置组(P=0.000),且ROS生成量也明显升高(P<0.05)。结论电刺激下心肌细胞呈节律性收缩,能更好地模拟临床布比卡因中毒时心肌线粒体损伤。     

慢性心力衰竭大鼠心肌毛细血管密度及血管内皮生长因子变化

目的观察慢性心力衰竭大鼠心肌毛细血管密度及血管内皮生长因子(VEGF)变化,探究冠脉微循环障碍的病理特点及病因机制.方法实验组(n=15)皮下注射异丙肾上腺素,对照组(n=10)皮下注射生理盐水,间隔24h,连续2次.12周后测定血液动力学;计算左心室重量/体重;HE染色、Masson染色分别观察左心室病理改变、胶原变化;西非单叶豆素组织化学染色结合图像分析确定心内膜下心肌毛细血管密度、心肌细胞密度、毛细血管密度与心肌细胞密度的比值(毛细血管/心肌细胞);观察心内膜下心肌VEGF免疫组织化学变化.结果同对照组比较,实验组左心室收缩、舒张功能下降(P<0.05);左心室重量/体重升高(P<0.001);心内膜下心肌散在坏死,胶原沉积;心内膜下心肌毛细血管密度、心肌细胞密度、毛细血管/心肌细胞下降(P<0.05);VEGF合成增加(P<0.001).结论慢性心力衰竭大鼠心内膜下心肌毛细血管分布稀疏;该区域毛细血管代偿性生成减少与心肌VEGF表达无关.     

败血症休克时心肌和心肌线粒体钙转运的变化

本实验在离体灌流败血症休克大鼠心脏模型上,观察到晚期败血症休克时,心肌和心肌线粒体钙含量分别增加190和332(P0.01),~LCa摄入量增加208和178。(P0.01),心肌钙释放量无明显变化 用10mol/L降钙素基因相关肽(CGRP)或10mol/L心房钠尿肽(ANP)灌流离体心脏明显减轻休克时心肌和心肌线粒体的钙超负荷,体外实验观察线粒体摄钙储备的能力,休克时心肌线粒体最大摄钙量减少31.6,摄钙速率降低33％,(P0.01)结论认为,晚期败血症休克,心肌净钙流入量显著增加和线粒体钙转运能力降低导致其对胞浆钙缓冲能力减弱是心肌细胞钙超负荷发生的重要环节CGRP,ANP可显著减轻休克时心肌和线粒体钙超负荷,在休克过程中可能对细胞有保护意义。     

心肌纤维化的信号转导机制及新型抑制剂的研究进展

心肌纤维化(myocardial fibrosis, MF)是心肌重构发生的重要病理过程,能够引起心脏衰竭甚至死亡。心肌组织中成纤维细胞异常增殖并转化为肌成纤维细胞以及心肌细胞外基质代谢紊乱导致沉积是心肌纤维化形成的主要病理基础。心肌纤维化发生的分子机制较复杂,已发现多种信号通路参与了心肌纤维化的发生。该文主要对参与调控心肌纤维化的信号转导机制进行了综述,并对新型信号抑制剂的研究进展进行了小结。