心肌再生相关分子的调控机制

心脏是脊椎动物的中心器官,其适当大小及功能在整个生命周期都是至关重要的。由于心肌损伤造成的心肌梗死、心力衰竭等疾病在全世界范围内的发病率和死亡率逐年上升,目前依然没有找到好的治疗方法。已经发现在新生哺乳动物以及低等脊椎动物中存在多种进化保守的心脏再生机制,然而不幸的是,成年哺乳动物的心脏再生能力极其有限。近年来人们对心肌再生的研究越来越多,有证据表明成年哺乳动物可以产生新的心肌细胞。了解心脏再生的能力,并且掌握其中的原理是心血管方向研究的重要目标。本文主要综述了心肌再生相关分子及信号通路,如转录因子GATA4、微小RNA(microRNA)、Hippo信号通路、ERBB2和Notch通路以及一些炎症因子等发挥的调控作用及其机制。     

神经调节蛋白-1对心肌缺血再灌注损伤的保护作用

神经调节蛋白-1(neuregulin-1,NRG-1)最早被发现在神经系统发育中起着重要的调节作用。目前研究发现NRG-1及其受体Erb B(erythroblastic leukemia viral oncogene homolog,Erb B)在心肌及血管细胞中高表达,在慢性心衰,扩张性心肌病及心肌梗死中均起到明显的保护作用。近来研究发现NRG-1/Erb B通路在心肌缺血再灌注损伤中也起到保护作用,有望成为治疗心肌缺血再灌注损伤的新药物靶点。多种机制可能参与其中,例如:减少心肌细胞凋亡;减轻心脏氧化应激损伤;抑制炎症反应等。本文将对NRG-1在心肌缺血再灌注损伤中的治疗作用及可能机制进行综述。     

心脏特异性高表达hAPE1基因小鼠的构建与鉴定

本研究拟建立心脏特异性表达hAPE1转基因小鼠,为研究hAPE1基因功能及其突变与心脏发育和心血管疾病的关系提供工具动物。将人APE1(human APE1,hAPE1)基因插入到心脏特异性启动子α-肌球蛋白重链(α-MHC)下游,构建了心肌细胞特异性表达hAPE1的转基因表达载体,显微注射法导入C57BL/6J小鼠受精卵中,经胚胎移植获得转基因首建者小鼠,建立hAPE1转基因小鼠,PCR鉴定转基因小鼠基因型,Western blotting鉴定h APE1蛋白在心脏中的表达并筛选高表达的转基因品系。研究表明,将含有心肌细胞特异性α-MHC启动子和hAPE1基因的转基因载体进行显微注射于小鼠胚胎中,接着将胚胎移植入假孕母鼠的输卵管中发育,建立了心脏组织特异性高表达hAPE1转基因小鼠品系,获得子代小鼠40只。PCR检测发现有15只小鼠在其基因组上整合有hAPE1基因,Western blotting检测hAPE1在这些小鼠心脏中高度特异性表达。本研究成功获得了在小鼠心肌细胞中特异性表达hAPE1的转基因小鼠,为研究基因在心脏发育与相关疾病中的功能提供了有利的工具。     

Midkine-a通过限制心肌细胞总数的方式阻碍斑马鱼胚胎心脏生长

目的探讨一种可溶性的外分泌因子midkine-a在斑马鱼胚胎心脏发育过程中的功能。方法在整体胚胎上做midkine-a RNA的原位杂交实验;利用原有的转基因斑马鱼系Tg(pmidkine-a:EGFP),动态观察胚胎从出生到心脏发育成形这一段时间心脏荧光表达情况;将原有的转基因斑马鱼体系Tg(phsp:midkine-a:EGFP)胚胎进行热休克而过表达midkine-a,观察胚胎心脏表型;利用Tg(pcmlc2:dsRed)鱼系胚胎的心肌细胞核带有红色荧光,能进行单个心脏心肌细胞计数这一特点,将杂合的Tg(phsp:midkine-a:EGFP)鱼系与纯合的Tg(pcmlc2:dsRed)鱼系交配,以得到Tg(phsp:midkine-a:EGFP/pcmlc2:dsRed)的杂合胚胎,对其进行热休克而过表达midkinea,计算每个胚胎心脏内心肌细胞的总数;用吗啉寡聚核苷酸(morphonino,MO)阻碍新生胚胎内的midkine-a mRNA表达,观察胚胎心脏表型。结果原位杂交试验证实midkine-a在胚胎48 hpf(hour post fertilization,受精后,用来标记斑马鱼胚胎年龄)大时表达于心脏;转基因Tg(pmidkine-a:EGFP)胚胎在72 hpf时其EGFP表达于心脏;Tg(phsp:midkine-a:EGFP)胚胎在过表达midkine-a后心脏变小;吗啉寡聚核苷酸敲除midkine-a对胚胎心脏发育无影响;最后在Tg(phsp:midkine-a:EGFP/pcmlc2:dsRed)鱼系胚胎内过表达midkine-a导致其单个心脏内心肌细胞数目变少,与其小心脏外形吻合。结论 midkine-a在斑马鱼胚胎发育过程中表达于胚胎心脏;过表达midkine-a导致胚胎心脏内心肌细胞总数减少及心脏变小;敲除midkine-a则对胚胎心脏发育无影响。     

七种Mg2+转运体在出生后不同时期小鼠心肌细胞的表达

目的:研究小鼠心肌细胞上七种Mg2+转运体mRNA在不同发育时期的表达情况.方法:提取不同发育时期小鼠心脏组织mRNA,用七对Mg2+转运体特异性引物进行RT-PCR扩增,经凝胶成像仪进行凝胶荧光定量检测.结果:经RT-PCR半定量检测后,观察到小鼠心肌细胞上七种转运体mRNA在不同时期都有不同程度的表达,其中TRPM7和MagT1两种转运蛋白在各个时期表达较稳定,并且表达量明显高于其他五种Mg2+转运体.结论:TRPM7和MagT1在小鼠心肌细胞不同发育时期Mg2+调控过程中可能发挥主导作用.     

成年小鼠心肌细胞的分离培养及鉴定

目的探讨成年小鼠心肌细胞分离培养的方法,评价心肌细胞的存活状况。方法应用改良Langendorff方法进行成年小鼠心脏灌流,分离并培养心肌细胞,评价杆状心肌细胞的比例变化。台盼蓝染色判定心肌细胞活力,应用毒胡萝卜素(thapsigargin)治疗心肌细胞24 h后,WST方法测定细胞生存率。结果在每个成年小鼠心脏分离了40~60万的心肌细胞,台盼蓝染色结果68%为存活心肌细胞。心肌细胞培养1 h2、4 h及48 h后,杆状心肌细胞的比例分别为70%、50%及30%。心肌细胞生存率随着毒胡萝卜素浓度的增加逐渐减低,其中1、5及10μmol/L毒胡萝卜素的生存率明显低于对照组(P<0.05,P<0.01)。结论应用改良Langendorff方法及严格控制心脏灌流培养的条件,可以成功地分离培养成年小鼠心肌细胞,有助于进行细胞分子水平的研究。     

小鼠不同组织及缺氧损伤后的大鼠心肌细胞中RIP3的表达

目的:检测小鼠组织中受体相互作用丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族(RIPs)表达谱,并检测RIP3在大鼠心肌细胞缺氧损伤后的表达。方法:①采用荧光实时定量PCR分别检测RIPs家族基因在小鼠组织(心、肝、肺、肾、脑、小肠、骨骼肌、脾和主动脉)中的mRNA表达谱,并采用Western blot进一步检测RIP3在小鼠组织的蛋白表达谱。②将培养的大鼠心肌细胞分为缺氧组和对照组,缺氧组置于缺氧环境中培养48 h,采用western blot检测其中RIP3的表达变化。结果:①mRNA水平:RIP1 mRNA在脑组织中表达最高,心脏、肺、肾、骨骼肌较低;RIP2在心脏和肺表达量较其他组织高;RIP3在肠中表达较其他组织高出4倍以上,脑组织中未检测到RIP3表达;RIP4的表达以肺最高,而骨骼肌、脑和血管中表达量低。②蛋白水平:在小鼠组织中,RIP3表达以脑、骨骼肌中最高,心脏、肝、肺中表达较低。③培养的大鼠心肌细胞中,缺氧组心肌细胞的RIP3表达量显著高于对照组(P0.05)。结论:RIPs在小鼠组织中呈现差异表达,而在培养的大鼠心肌细胞缺氧损伤后RIP3表达升高。     

小鼠心脏发育的形态学研究

目的建立小鼠心脏正常发育的时间表以及对应的形态学特征模式.方法小鼠胚胎ED8.5、ED9.5、ED10.5、ED11.5、ED12.5、ED14.5、ED16.5、ED18.5和P1(postnatal day)(出生后1 d的仔鼠)标本,进行整体或心脏部位不同轴向切片,HE染色,采用PCTV图像分析系统,对各时相小鼠心脏形态发育特征进行研究.结果 ⑴细胞结构发育的时空模式:① ED8.5时,生心板形成;ED9.5时,心肌细胞呈不规则的纺锤形,细胞的大小多样化,细胞核小;ED10.5时,小血管和着色较浅的肌原纤维出现,细胞之间连接较松;ED11.5时,心肌纤维排列较紧,纵断面上呈细长形,横断面上呈不规则多角形;ED12.5时,细胞核着色更清晰,心肌细胞形状逐渐规则,细胞之间紧密连接,同时闰盘结构出现在心室心肌细胞.②ED12.5时心肌小梁结构第一次在心室出现,ED14.5时增厚,而在心房少见心肌小梁.⑵心室结构的形成和心脏发育的成熟:①心肌间充质网络结构在ED10.5的心室中明显呈现,随着它的发育,心室的心内膜在ED11.5出现,心室心外膜可以辨认.②房室隔在ED12.5完全形成,心内膜垫在ED12.5开始发生并快速发育,促进室间隔在ED14.5完全形成.③心包膜在ED16.5可明显辨认,心包膜腔形成,此时近段流出道心内膜垫完全心肌细胞替换.结论肌原纤维细胞和心肌间充质细胞同时在ED10.5出现,提示肌原纤维对心肌细胞的成型和心肌化起作用.细胞的结构变化和心肌层的成熟过程,显示小鼠心脏部位成熟时间的不同,心室成熟相对较晚.     

大蒜多糖对中毒性心肌炎心肌细胞凋亡的影响

目的:研究大蒜多糖 (GP)对中毒性心肌炎心肌细胞凋亡及Bcl -2、Bax蛋白表达的影响,探讨GP抑制心肌细胞凋亡的可能机制。方法:建立小鼠阿霉素 (ADR)中毒性心肌炎模型,利用缺口末端标记法检测心肌凋亡细胞;免疫组化法检测心肌细胞bcl 2、bax基因的蛋白表达情况,并利用电镜观察心肌结构变化。结果:ADR( 3mgkg-1ip,qod× 7)可致小鼠心肌细胞凋亡数明显升高,心肌细胞线粒体水肿,促进心肌细胞凋亡蛋白bax和抑制细胞凋亡蛋白bcl 2含量均明显升高,但bax/ bcl- 2的比值同时升高明显,与正常组比较有显著差异性 (P <0 . 0 1 )。GP可逆转ADR所致的上述改变,表现为剂量依赖性抑制细胞凋亡,降低bax蛋白表达同时增加bcl 2表达,使bcl- 2/ bax的比值增加 (P <0 .0 5或P <0 . 0 1 )。结论:GP能拮抗阿霉素所致的小鼠中毒性心肌炎心肌细胞凋亡作用,其作用机制可能与抑制Bax基因的蛋白表达,使Bcl -2基因表达的蛋白功能相对增强,Bcl -2 /Bax比值升高有关。     

肌细胞增强因子2在心力衰竭过程中的作用

心脏在长期过量负荷及神经体液系统过度激活的影响下,可发生以心肌细胞肥大、心肌纤维排列紊乱、心肌间质细胞增生及胚胎基因再表达增加为主的病理改变,从而引起心脏泵功能减退、心室扩张、心室肥厚和纤维化,最终导致心力衰竭.肌细胞增强因子2(myocyte enhancerfactor 2,MEF2)是一种特定的转录因子,其主要功能是促进肌细胞分化过程中的基因转录,在骨骼肌、心肌、平滑肌的发育过程中起介导细胞分化的作用.近年来的研究发现,在心力衰竭过程中.MEF2提供了心室重构信号转导过程中的作用靶点,可能参与了心室肥厚与心力衰竭的过程.     

再生过程中心肌细胞去分化和增殖的研究进展

心肌梗死严重威胁人类生命健康。损伤的成体哺乳动物心脏无法进行再生,最终导致心力衰竭。多种临床治疗手段可以缓解心肌梗死症状,但无法修复死亡的心肌细胞。斑马鱼等低等脊椎动物以及一些新生哺乳动物心脏受到损伤后可以再生。研究心脏再生的细胞和分子机制可为成体心脏损伤修复提供理论基础。越来越多的研究表明,心脏损伤后心肌细胞的修复依赖于心肌细胞的去分化和增殖。该文简单概述心脏再生过程中心肌细胞的来源以及心肌细胞去分化和增殖的分子机制。     

柯萨奇病毒B3型诱导的免疫偏离与心肌炎发病关系的研究

目的 研究2种近交系小鼠在柯萨奇病毒B3型(CVB3)感染后辅助性T细胞(Th)免疫偏离对心肌炎发病的影响。方法 用CVB3腹腔感染BALB/c和C57BL/62种近交系小鼠,感染后7d通过检测小鼠血清肌酸激酶(CK)活性,观察心脏外观变化以及心脏石蜡切片H.E染色观察心脏病理改变,比较2种小鼠心肌炎的发病情况;通过体外感染心肌细胞观察病毒复制情况以及体内心脏组织病毒载量的分析,比较2种小鼠对病毒感染和复制的差异;通过检测感染小鼠细胞因子白细胞介素-4(IL-4)、IL-12和γ干扰素(IFN-γ)的表达,抗CVB3VP1抗体的亚型以及T-bet和Gata-3的表达,比较2种小鼠Th免疫偏离的情况。结果 CVB3在体外和体内都可以感染BALB/c和C57BL/6小鼠心肌细胞,但仅BALB/c小鼠感染后可发生明显的病毒性心肌炎,C57BL/6小鼠则不能;BALB/c小鼠感染后表现为Th1型免疫反应而C57BL/6小鼠则偏向于Th2型免疫反应。结论 CVB3感染2种品系小鼠表现为不同的心肌炎发生率,与其诱导了不同类型的免疫偏离密切相关。     

NRG-1/ErbB4通路与脑缺血再灌注损伤细胞凋亡关系及电针干预作用

神经通路在电针治疗脑缺血再灌注损伤（CIRI）领域研究日渐深入。NRG-1/ErbB4通路是神经调节素（NRG）与其ErbB受体组成的一条在细胞的增殖分化以及神经系统发育等生命过程中起着关键作用的神经信号传导通路,前期研究发现该通路与神经发育异常疾病、心力衰竭、心肌梗死以及癌症等疾病密切相关。近年,国内外研究发现CIRI后细胞凋亡与该通路以及Caspase-3、NF-κB、Bcl-2/Bax等因子的调控有关。本文综述NRG-1/ErbB4通路以及相关凋亡因子在CIRI治疗中的研究进展。     

心脏成纤维细胞旁分泌能力影响小鼠胚胎干细胞的命运（英文）

本研究旨在探讨心脏成纤维细胞旁分泌能力对小鼠胚胎干细胞的影响。新生小鼠和成年小鼠成纤维细胞的条件培养基(ConM-NCF、ConM-ACF)分别稀释50倍(1:50)或5倍(1:5),通过RT-real time PCR技术、ELISA、细胞增殖检测以及计数心肌分化过程中跳动拟胚体(embryoid body, EB)的比例,观察这些条件培养基对小鼠胚胎干细胞的影响。结果显示,成纤维细胞细胞因子的分泌能力在发育过程中发生显著变化,其中白细胞介素6 (interleukin 6, IL6)随发育成熟显著增加。ConM-NCF抑制干细胞的增殖,但高、低浓度对干性基因表达的作用不同。Con M-ACF 1:50促进干细胞增殖并上调干性基因,但Con M-ACF1:5作用相反。ConM-NCF和ConM-ACF都能抑制干细胞的心肌细胞分化能力,但又各有特点:ConM-NCF 1:50抑制早期心肌分化但不影响晚期心肌细胞标记物的表达;ConM-ACF 1:50抑制早期心肌分化比ConM-NCF 1:50更显著,阻碍心肌成熟并上调分化晚期的心肌细胞标记物表达水平。此外,IL6中和抗体抑制ConM-ACF 1:50对干细胞的促增殖作用,但不影响ConMNCF 1:50的作用。干细胞分化过程中长期应用IL6中和抗体,抑制早期心肌细胞分化,但对晚期分化不产生影响。以上结果提示,心脏成纤维细胞分泌的细胞因子种类和浓度都对小鼠胚胎干细胞的增殖、干性基因表达和心肌分化有重要意义,其中ConM-ACF分泌的IL6是干细胞干性维持和心肌细胞分化的有利因素。     

转基因联合抑制小鼠心脏CaMKII与I_(k1)的初步研究

本文旨在建立转基因联合抑制心脏钙/钙调素依赖性蛋白激酶II(Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II,Ca MKII)及内向整流性钾电流(Ik1)小鼠模型,初步探讨该联合抑制在基础和应激状态下对小鼠心脏电生理、结构与功能重构的影响。将动物分为4组:野生组(WT),转基因Ca MKII抑制组(AC3-I),转基因Ik1抑制组(Kir2.1-AAA),转基因联合抑制组(AC3-I+Kir2.1-AAA)。记录各组动物在基础状态下及注射异丙肾上腺素后的心电图;同时分别对各组动物进行心脏超声检查,以了解心脏重构情况;在酶解法分离单个左室心肌细胞后,采用全细胞膜片钳法记录心肌细胞Ik1和瞬间外向钾电流(Ito)。实验结果显示:在基础状态下,心电图显示各组动物之间的心率、PR间期和QRS间期均无显著差别;注射异丙基肾上腺素后,上述心电图指标和小鼠发生室性心律失常的情况在各组间也无显著差别;4组小鼠间M型(Motion-mode)和二维超声检测的各项指标无显著差异;全细胞膜片钳实验结果表明,AC3-I组动物心肌细胞的Ik1电流密度最大(P0.01),WT组的次之(P0.01),其他两组较WT组显著降低(P0.01);同时,AC3-I组Ito电流密度显著高于其他三组(P0.01),而其他三组间无明显差异。上述结果提示:转基因联合抑制Ca MKII和Ik1可使Ca MKII抑制的小鼠Ik1下调,在基础状态下不影响心脏的结构和功能变化,在注射异丙基肾上腺素后心律失常的发生亦无明显差别。本结果为进一步探讨联合抑制Ca MKII与Ik1在各种心脏疾病状态下能否更有效地拮抗心肌的不利重构打下了基础。     

促红细胞生成素通过提高Sca-1+干细胞的功能参与小鼠心肌梗死的修复(英文)

心肌梗死(myocardial infarction, MI)是目前全球主要的死亡病因之一。随着临床治疗水平的提高,MI急性期的死亡率已显著下降,但其对心肌重构及心功能的长远影响仍无法有效防治。促红细胞生成素(erythropoietin, EPO)是一种糖蛋白细胞因子,具有促进造血、抗凋亡和促血管生成的作用。研究表明EPO在心脏缺血损伤、心力衰竭等心血管疾病中发挥心肌保护作用,机制与促进心脏祖细胞活化有关。本研究旨在探讨EPO是否可通过增强Sca-1⁺干细胞的活性促进MI的修复。通过直接注射法将达贝泊汀-α (darbepoetin alpha,一种长效EPO类似物,EPO_anlg)注射到成年小鼠MI的交界区,观测MI面积、心脏重构及功能、心肌细胞凋亡及微血管密度变化。用磁性分选技术从新生和成年小鼠心脏中分离Lin^-Sca-1⁺干细胞,分别用于克隆形成能力及EPO效应的测定。结果显示,和单纯的MI组相比,在体应用EPOanlg可显著降低MI面积、心肌细胞凋亡率,减轻左室腔的扩张,同时提高心功能、增...     

视黄酸通路的启示——从心脏发育到心肌谱系定向分化

多潜能干细胞具有无限增殖的能力,并能够分化为心肌细胞,因此在心脏再生方面拥有巨大潜力.胚胎发育过程为干细胞定向分化提供了重要线索,在过去的几年中,通过操控心脏发育关键通路,在心肌定向分化方面取得了重要进展,但是现有的分化方法仍不能稳定地诱导心肌细胞,表明现有的通路不能有效解决这些问题.视黄酸(RA)通路在心脏发育过程中发挥重要作用,RA缺失会导致心房变小、心室小梁减少、心肌壁增厚且细胞间连接松散.在体外心肌定向分化过程中,RA多用于促进多潜能干细胞向心房分化.但从RA通路基因敲除小鼠的表型来看,除了调控心肌亚型分化,RA在多个发育阶段发挥重要作用.深入解析RA在心肌分化各阶段的作用机制,将有助于获得高质量的心肌细胞.同时,研究RA在心内膜和心外膜分化中的作用机制也有助于解释RA通路敲除小鼠的心脏异常.总之,从RA在胚胎发育中的作用来看,需要更多的体外研究来揭示RA在心肌谱系分化中的作用.本文综述了RA通路在心脏发育的心肌分化过程中的作用,并探讨了需要解决的问题.     

肝再生刺激因子对小鼠实验性急性肝损伤的保护机制

我们前文证明肝再生刺激因子(HSS)对小鼠实验性肝损伤有保护作用。本文进一步探讨其机制并获得如下结果:(1)HSS显著提高由CCl_4所降低肝细胞膜、线粒体膜和微粒体膜的流动性,使其上升到对照水平。(2)HSS使CCl_4所致的肝组织丙二醛升高幅度降低。(3)HSS使CCl_4所致的肝组织谷胱甘肽降低的含量回升。(4)HSS能刺激受CCl_4损伤的肝再生,促进肝细胞合成DNA和~3H-TdR掺入肝细胞DNA。这些结果提示,HSS具有抗氧化作用,能抗CCl_4所产生的自由基对膜脂质的过氧化。此外还加强肝细胞本身抗氧化能力和促进受损肝脏再生。这些保肝机制可能相互联系。     

microRNA-22在心肌梗死中的作用（英文）

心肌梗死是临床常见的疾病,由于其极高的发病率和致死率,一直受到医学界的高度关注。心肌梗死导致心肌细胞死亡,由于成年心肌细胞几乎丧失再生能力,损伤后心脏的修复主要通过纤维化实现。同时,存活的心肌细胞进行性发生肥大,以维持心脏的泵血功能。然而,纤维化和肥大也导致了心脏重构,使心脏功能失代偿,最终发展为心力衰竭。近年来研究显示,microRNA(miRNA)在心血管疾病中具有重要的作用。microRNA-22(miR-22)作为一种在心脏中高表达的miRNA,许多研究已证实miR-22在心肌梗死及心脏重构的过程中发挥了重要作用。本文主要总结了近年来的主要研究进展,包括miR-22对氧化应激、细胞凋亡、细胞自噬、心肌肥大、心脏纤维化和心脏再生的调节作用。     

血清NRG-1、NRG-4与多囊卵巢综合征患者慢性低度炎症状态、胰岛素抵抗的相关性分析及对妊娠结局的影响

目的：分析血清神经调节蛋白-1(NRG-1)、神经调节蛋白-4(NRG-4)与多囊卵巢综合征（PCOS）患者慢性低度炎症状态、胰岛素抵抗的相关性,并探讨对妊娠结局的影响。方法：选取2018年1月～2021年10月在中国康复研究中心北京博爱医院收治的PCOS患者161例（PCOS组）,另以年龄为对照选取同期来院体检的健康女性100例（对照组）。检测受试者血清NRG-1、NRG-4、白细胞计数（WBC）、C反应蛋白（CRP）水平及胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）,分析NRG-1、NRG-4与WBC、CRP及HOMA-IR的相关性。追踪PCOS患者的妊娠结局,分为妊娠结局不良组与妊娠结局良好组。采用单因素和多因素Logistic回归分析妊娠结局不良的影响因素。采用受试者工作特征（ROC）曲线分析NRG-1、NRG-4、CRP及HOMA-IR对妊娠结局不良的预测价值。结果：与对照组比较,PCOS组的NRG-1、NRG-4、CRP、WBC及HOMA-IR水平升高（P<0.05）;Pearson相关性分析显示,NRG-1、NRG-4与CRP、WBC及HOMA-IR均呈正相关（P<0.0...