慢性心力衰竭發(fā)生機理的探討——心肌細胞內的鈣循環(huán).pdf

1、在心室中，肌漿網(SR)的Ca2+濃度對心臟的Ca2+信號變化起著決定性的作用。在成人心臟正常的興奮收縮偶聯(lián)(excitation-contraction coupling，ECC)過程中，心臟收縮初期所需的Ca2+中92％都是來源于SR。對心臟而言，心肌細胞的興奮性是心臟生理功能完成的基礎，而心肌細胞Ca2+信號傳導對此起著重要的作用，心肌細胞內Ca2+循環(huán)的異常為心力衰竭(heart failure，HF)發(fā)生的主要原因。心力衰竭主

2、要表現為心臟功能過于衰弱，不足以保持正常的血液循環(huán)。一般情況下，引起心肌收縮的胞內Ca2+主要來自于SR，心衰時SR釋放的Ca2+減少將導致心肌收縮力減弱。盡管心衰是影響人類健康的致命性疾病之一，但是對導致心衰的根本原因仍然不是很清楚。大部分研究顯示SR釋放Ca2+的減少是導致心衰時心肌收縮力降低的原因。為探明心衰時心肌細胞內的鈣循環(huán)，本研究通過制備大鼠心衰模型后，采用激光掃描共焦顯微鏡與膜片鉗等技術記錄到心衰大鼠心肌細胞的L-型鈣電流

3、(ICa.L)降低；鈣誘導鈣釋放(Ca2+-induced Ca2+release，CICR)過程中的鈣瞬變幅度下降，SR內的鈣容量減少。這表明心衰大鼠心肌細胞內的鈣平衡被破壞，細胞內異常的鈣循環(huán)可能為導致心力衰竭發(fā)生的重要基礎。心肌細胞內的鈣循環(huán)受到胞內鈣調控系統(tǒng)的嚴格調控。本實驗室前期研究工作發(fā)現：心衰大鼠心肌細胞內的L-型鈣通道(L-Type Calcium Channels，LTCC)蛋白表達水平顯著下調，并因此導致心肌細胞中C

4、ICR機制出現異常，心肌ECC所需要的Ca2+釋放量減少。同時，細胞中FKS06結合蛋白(FK506 binding protein，FKBP12.6)的表達水平顯著降低，使得其對雷諾丁受體(ryanodine receptor,RyR2)的關閉作用降低，引起RyR2在心肌細胞舒張期泄漏了較多的Ca2+，導致SR內的Ca2+容量降低。為進一步探討心衰個體中心肌細胞鈣循環(huán)異常的發(fā)生機理，本研究采用Western-blot等分子生物學技術對

5、與鈣回攝相關的鈣調蛋白的表達水平比較分析后發(fā)現，心衰大鼠心肌細胞內鈣泵(SRCa2+-ATPase，SERCA2a)的表達水平顯著低于正常對照組。由于心衰個體心肌細胞內SERCA2a的表達減少，使得心肌細胞ECC結束后鈣回攝功能發(fā)生障礙，導致SR內的鈣容量減少，細胞內鈣循環(huán)發(fā)生異常。心衰時，兒茶酚胺類的循環(huán)水平升高，兒茶酚胺能夠作用于心肌細胞膜上的β-腎上腺素受體并進一步激活蛋白激酶A(PKA)，PKA使SR上RyR2過度磷酸化，導致F

6、KBP12.6與RyR2分離，從而引發(fā)SR內Ca2+流失。為研究PKA信號通路中RyR2介導的鈣泄漏與心力衰竭之間的關系，我們采用異丙腎上腺素(isoproterenol，ISO)激活β-腎上腺素受體(β-adrenergic receptor)的方式來模擬心力衰竭的發(fā)生機制，并使用激光掃描共聚焦顯微鏡紀錄ISO誘導的鈣泄漏以及心肌細胞內[Ca2+]i的變化，然后使用釕紅(Ruthenium Red，RR)對ISO誘導的鈣泄漏進行逆轉。