蛋白質(zhì)O-GlcNAc糖基化修飾在間歇低氧所致的血管舒縮功能異常和左心室功能改變中的作用.pdf

1、第一部分 O-GlcNAc糖基化修飾通過影響MAPKs-依賴性和CaMKII-非依賴性的信號通路而介導間歇低氧所致的血管舒縮功能障礙的發(fā)生
　　背景：阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征以患者睡眠過程中所發(fā)生的周期性缺氧再氧合，即間歇低氧（intermittent hypoxia，IH），為主要病理生理學機制特征，可誘發(fā)血管舒縮功能障礙。蛋白質(zhì)絲氨酸/蘇氨酸位點上的 O位β-N-乙酰葡萄糖胺修飾（O-GlcNAc糖基化修飾）主要受O-連接-N

2、-乙酰葡萄糖胺轉(zhuǎn)移酶（O-GlcNAc transferase，OGT）和O-連接-N乙酰葡萄糖胺糖苷酶（O-GlcNAcase，OGA）所調(diào)控，研究發(fā)現(xiàn)O-GlcNAc糖基化修飾蛋白質(zhì)水平的高低可通過調(diào)節(jié)細胞內(nèi)信號途徑的傳導過程而影響多種生理病理狀態(tài)下動脈的舒縮反應性。
　　目的：探究蛋白質(zhì)O-GlcNAc糖基化修飾能否通過影響相關信號蛋白的磷酸化活性，包括p38絲裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）、細胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK1

3、/2）和鈣調(diào)蛋白激酶II（CaMKII），而參與調(diào)節(jié)急性間歇低氧（acute IH，AIH）和慢性間歇低氧（chronic IH，CIH）處理所誘發(fā)的血管舒縮功能的改變。
　　方法：（1）將正常12周齡的雄性Wistar大鼠的胸主動脈和腸系膜上動脈分為急性常氧組（AON）和AIH組，分別接受3h的常氧和IH培養(yǎng)，通過離體干預動脈組織蛋白糖基化修飾水平，并檢測當不同信號蛋白激酶活性受抑制后動脈舒縮功能的變化。（2）8周齡雄性Wist

4、ar大鼠隨機分配到慢性常氧組（CON）和CIH組中，分別接受4周的常氧（21％ O2）和IH（2-min21% O2，2-min6~8% O2）處理；隨后分離胸主動脈和腸系膜上動脈，在經(jīng)歷了3h的蛋白糖基化修飾水平的離體常氧干預后，檢測當不同信號蛋白激酶活性受抑制后血管舒縮功能的變化。
　　結果：我們主要發(fā)現(xiàn)（1）CIH組大鼠的平均動脈壓較CON組大鼠顯著升高。（2）CIH組大鼠腸系膜上動脈的內(nèi)膜-中膜厚度及內(nèi)膜-中膜厚度/管腔直

5、徑較CON組顯著增加。（3）AIH干預使胸主動脈和腸系膜上動脈中由乙酰膽堿誘導的內(nèi)皮依賴性的血管舒張功能均受損，利用PugNAc抑制OGA活性可減輕該損傷效應；CIH僅損傷腸系膜上動脈內(nèi)皮依賴性的血管舒張功能，使用ST045849抑制OGT活性可改善血管舒張功能受損程度；但除外CIH組，其余各組的主動脈和腸系膜上動脈經(jīng)ST045849干預后內(nèi)皮依賴性血管舒張功能均受損。（4）CIH組主動脈和腸系膜上動脈中由血管緊張素II所誘導收縮反應較

6、CON組顯著升高，當p38MAPK或ERK1/2磷酸化活性受抑制后其收縮反應下降，但下調(diào) CaMKII的磷酸化活性對各組血管的收縮反應均無影響；ST045849孵育后血管緊張素II誘導的動脈收縮反應的下降幅度在CIH組中較顯著，且使MAPKs抑制劑對血管收縮反應的抑制作用消失。（5）AIH不改變主動脈組織中各蛋白的表達水平，但CIH能夠顯著地提高主動脈和腸系膜上動脈中糖基化修飾蛋白總量、OGT表達量及p38MAPK和ERK1/2磷酸化蛋

7、白水平，并顯著地降低OGA表達量；PugNAc干預使各組主動脈組織的蛋白糖基化修飾水平升高，伴有p38MAPK、 ERK1/2和CaMKII磷酸化水平提高；ST045849干預使各組主動脈組織蛋白糖基化修飾水平降低，伴有p38MAPK和ERK1/2磷酸化程度減少，但CaMKII磷酸化水平不受影響。
　　結論： O-GlcNAc糖基化修飾蛋白水平的高低參與調(diào)節(jié)AIH和CIH干預下血管舒縮活性的改變，而由p38MAPK和ERK1/2所

8、介導的信號通路可能參與了該病理生理過程。
　　第二部分間歇低氧所致的左心室功能改變與O-GlcNAc糖基化修飾和MAPKs信號通路的可能機制聯(lián)系
　　背景：阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征以睡眠過程中反復發(fā)生的低氧血癥（即間歇低氧，intermittent hypoxia，IH）為特征，是心血管疾病的發(fā)病危險因素。而蛋白質(zhì)O位β-N-乙酰葡萄糖胺修飾（O-GlcNAc糖基化修飾）由 O-連接-N-乙酰葡萄糖胺轉(zhuǎn)移酶（O-GlcNAc

9、 transferase，OGT）和O-連接-N乙酰葡萄糖胺糖苷酶（O-GlcNAcase，OGA）所調(diào)節(jié)，在心血管疾病發(fā)生發(fā)展中具有重要調(diào)控作用。絲裂原活化蛋白激酶（MAPKs）家族蛋白（p38MAPK、ERK1/2）和鈣調(diào)蛋白激酶II（CaMKII）參與介導心血管疾病的病理生理過程。
　　目的：我們旨在探究蛋白質(zhì)O-GlcNAc糖基化修飾與MAPKs和CaMKII磷酸化修飾之間是否存在關聯(lián)性，及其與 IH所致的心肌病理性重構和

10、左心室舒縮功能改變之間可能存在的機制聯(lián)系。
　　方法：成年雄性 Wistar大鼠隨機分配到慢性常氧對照組（CON）和慢性間歇低氧組（CIH）中，分別接受常氧（21% O2）和間歇低氧（2-min21% O2，2-min6~8% O2）干預，每天連續(xù)8h，為期4周。期間每周監(jiān)測大鼠體重、心臟重量和血流動力學指標的波動，心肌HE染色觀察心肌細胞形態(tài)學改變，心肌TUNEL檢測細胞凋亡情況，同時行心肌免疫組織化學染色和Western-bl

11、otting檢測心肌組織中相關蛋白的表達量。
　　結果：我們主要發(fā)現(xiàn)（1）在造模過程中，CIH組大鼠體重增長速率明顯落后于CON組，但 CIH組大鼠的心臟質(zhì)量指數(shù)（心臟重量/體重）和左心室質(zhì)量指數(shù)（左心室重量/體重）較CON組顯著升高。（2）隨著IH干預時間的延長，CIH組大鼠心肌細胞逐漸出現(xiàn)排列紊亂、輪廓模糊及腫脹、肥大改變，但間質(zhì)膠原纖維含量無明顯變化。（3）2周至3周左右的IH干預使大鼠的左心室舒縮功能相關指標，包括左心室收

12、縮末壓（LVESP）、左心室壓力最大上升速率（+dP/dtmax）和左心室壓力最大下降速率（–dP/dtmax）均出現(xiàn)短暫性的增強，隨后當IH暴露時間延長至4周時，LVESP出現(xiàn)下降趨勢，而+dP/dtmax和–dP/dtmax則較對照組明顯降低；在此期間左心室舒張末壓（LVEDP）表現(xiàn)為緩慢持續(xù)性地升高，在4周的IH干預后其升高幅度達到顯著性水平。（4）與左心室舒縮功能變化基本一致的是，心肌組織中O-GlcNAc糖基化修飾蛋白總量和O

13、GA蛋白表達水平隨著IH干預時間的延長逐漸增加，在IH暴露3周時達到峰值，隨即呈現(xiàn)出輕微的下降趨勢；但 OGT蛋白表達量、磷酸化的 p38MAPK蛋白含量和磷酸化的 ERK1/2蛋白水平則表現(xiàn)出與糖基化修飾蛋白總量相反的變化趨勢；磷酸化的CaMKII蛋白水平及p38MAPK、ERK1/2和CaMKII總蛋白的表達量基本保持不變。（5）CIH干預顯著上調(diào)心肌組織中 O-GlcNAc糖基化修飾蛋白和OGT蛋白的表達量以及p38MAPK和ER

14、K1/2的磷酸化水平，并下調(diào)OGA的表達水平，但對CaMKII的磷酸化程度和p38MAPK、ERK1/2及CaMKII的總蛋白表達量無明顯影響。（6）CIH促進心肌細胞凋亡的發(fā)生，并上調(diào)心肌組織中核因子-κB（NF-κB）、半胱天冬酶-3（caspase-3）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）和白介素6（IL-6）的表達。
　　結論：短時間的IH干預使左心室的舒縮功能得到適應性的增強，但長時間的IH暴露導致心肌病理損傷和心功能紊亂的發(fā)