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白藜芦醇及一氧化氮抗心肌缺血/再灌注损伤作用的线粒体机制认领

被引量： 3

作者：

张义东

学位授予单位：

延边大学

摘要：

PDE5对白藜芦醇诱导心肌保护中的影响急性心肌梗死(acute myocardial infarction, AMI)严重危害人类健康,在治疗AMI过程中发生的缺血／再灌注损伤(ischemia/reperfusion injury, IRI)目前还没有理想的治疗方法。最近的研究发现,白藜芦醇能够通过诱导药物性预处理机制而保护再灌注心脏,其中一氧化氮(nitric oxide, NO)、腺苷受体、磷脂酰肌醇(-3)激酶(phosphatidylinositol3-kinase, PI3K)、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)等细胞信号转导途径介导白藜芦醇诱导的药物性预处理心肌的保护机制。目前对心肌缺血／再灌注的研究中,糖原合成酶激酶-3β (glycogen synthase kinase3β，GSK-3β)和线粒体通透性转移孔(mitochondrial permeability transition pore, mPTP)受到广泛关注。在前期研究中发现,白藜芦醇通过激活环磷酸乌苷／蛋白激酶G(cyclic GMP/protein kinase G, cGMP/PKG)信号通路,使GSK-3β失活并诱导其向线粒体转移,并与线粒体亲和素D结合而抑制mPTP的开放,从而保护再灌注心脏。然而,白藜芦醇激活cGMP/PKG信号途径的具体机制尚不清楚。cGMP是一种重要的具有细胞内信息转导作用的第二信使,而PKG被认为是其最重要的下游信号。细胞内cGMP含量的调控是由鸟苷酸环化酶(GC)介导的其合成作用及磷酸二酯酶(phosphodiesterases, PDEs)催化的其水解作用来实现的。如果能增加NO或抑制’PDE5活性,从理论上能够增加细胞内cGMP水平而激活cGMP/PKG信号通路。本实验利用Langendorff装置建立大鼠离体心脏缺血／再灌注损伤模型,采用心肌梗死面积测定、Ca2+诱导的线粒体肿胀实验(mPTP开放实验)、Western blotting蛋白分析、共聚焦显微镜观察等方法,对白藜芦醇的再灌注心肌保护作用进行相关实验研究,详细探讨PDE5在白藜芦醇心肌保护中的作用及其机制。实验结果显示,白藜芦醇未能增加离体大鼠心肌细胞NO的水平,但明显降低再灌注时PDE5的活性,并显著增加再灌注时cGMP含量,表明白藜芦醇的心肌保护作用并非通过乌苷酸环化酶介导的cGMP生成,而是通过抑制PDE5活性而增加cGMP含量的途径。而且白藜芦醇明显增加血管扩张刺激磷蛋白(Vasodilator-Stimulated Phosphoporotein, VASP)及GSK-3p的磷酸化,此作用可被PKG抑制剂KT5823所逆转。另外,PDE的非选择性抑制剂3-异丁基-1-甲基黄嗓呤(3-isobutyl-l-methylxanthine, IBMX)能够模拟白藜芦醇,明显减少心肌梗死面积,并抑制mPTP的开放,此作用被mPTP开放剂Atractyloside所逆转。这些结果证实,白藜芦醇通过抑制PDE活性激活cGMP/PKG信号转导通路,使GSK-3β失活,抑制mPTP的开放进而保护再灌注心脏。结论： 1.白藜芦醇明显抑制大鼠离体再灌注心脏的PDE5活性而增加cGMP含量,并显著增加VASP、 GSK-3p的磷酸化。 2.非选择性PDE抑制剂IBMX能够模拟白藜芦醇的心肌保护作用而减少心肌梗死面积,抑制mPTP开放。 3.白藜芦醇通过抑制PDE5的活性而激活cGMP-PKG信号转导通路,对缺血／再灌注心脏发挥保护作用。线粒体Src酪氨酸激酶及锌在一氧化氮诱导的心肌缺血/再灌注损伤保护中的作用一氧化氮(nitric oxide, NO)诱导心肌保护作用的关键点在于其能够抑制线粒体通透性转移孔(mitochondrial permeability transition pore, mPTP)的开放。但是,参与NO作用的线粒体信号转导机制尚未明确。本研究的目的在于探讨NO是否通过线粒体Src酪氨酸激酶及锌而抑制氧化应激,进而发挥心肌缺血／再灌注损伤的保护作用。缺血前给予NO供体(S-nitroso-N-acetyl penicillamine, SNAP),能够明显增加模拟缺血／再灌注大鼠心肌细胞的生存率,此作用被锌离子螫合剂N,N,N',N'-tetrakis-(2-pyridylmethyl)ethylenediamine (TPEN)和Src酪氨酸激酶抑制剂PP2所阻断。SNAP能够抑制再灌注时线粒体膜电位(mitochondrial membrane potential,△ψm)的减少,此作用同样被TPEN和PP2所阻断。SNAP能够增加再灌注时线粒体内游离锌,并以锌依赖性的方式增加线粒体Src的磷酸化。SNAP通过Src酪氨酸激酶及锌抑制再灌注时线粒体复合体Ⅰ的活性及线粒体活性氧(reactive oxygen species, ROS)产生。此外,TPEN和PP2可明显抑制SNAP在离体大鼠心脏中的抗梗死作用。结论： 1.NO通过抑制复合体Ⅰ阻止线粒体氧化应激,发挥再灌注心肌保护作用。 2.复合体Ⅰ的抑制作用可能是通过锌激活线粒体Src酪氨酸激酶而引起。

摘要译文

关键词：

白藜芦醇; 心肌再灌注损伤; 磷酸二酯酶5; 环磷酸鸟苷/蛋白激酶G信号转导通路; 再灌注; 梗死; 复合体Ⅰ; 活性氧

学位年度：

2014

学位类型：

博士

学科专业：

生理学

导师：

崔勋

中图分类号：

R542.22;R542.2[心肌疾病⑨]

学科分类号：

100201[内科学]