慢性心力衰竭發(fā)生機(jī)理的探討——心肌細(xì)胞內(nèi)的鈣循環(huán).pdf

1、在心室中，肌漿網(wǎng)(SR)的Ca2+濃度對(duì)心臟的Ca2+信號(hào)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(duì)心臟而言，心肌細(xì)胞的興奮性是心臟生理功能完成的基礎(chǔ)，而心肌細(xì)胞Ca2+信號(hào)傳導(dǎo)對(duì)此起著重要的作用，心肌細(xì)胞內(nèi)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(xiàn)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(nèi)Ca2+主要來自于SR，心衰時(shí)SR釋放的Ca2+減少將導(dǎo)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(duì)導(dǎo)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(dǎo)致心衰時(shí)心肌收縮力降低的原因。為探明心衰時(shí)心肌細(xì)胞內(nèi)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(shù)記錄到心衰大鼠心肌細(xì)胞的L-型鈣電流

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

4、ICR機(jī)制出現(xiàn)異常，心肌ECC所需要的Ca2+釋放量減少。同時(shí)，細(xì)胞中FKS06結(jié)合蛋白(FK506 binding protein，F(xiàn)KBP12.6)的表達(dá)水平顯著降低，使得其對(duì)雷諾丁受體(ryanodine receptor,RyR2)的關(guān)閉作用降低，引起RyR2在心肌細(xì)胞舒張期泄漏了較多的Ca2+，導(dǎo)致SR內(nèi)的Ca2+容量降低。為進(jìn)一步探討心衰個(gè)體中心肌細(xì)胞鈣循環(huán)異常的發(fā)生機(jī)理，本研究采用Western-blot等分子生物學(xué)技術(shù)對(duì)

5、與鈣回?cái)z相關(guān)的鈣調(diào)蛋白的表達(dá)水平比較分析后發(fā)現(xiàn)，心衰大鼠心肌細(xì)胞內(nèi)鈣泵(SRCa2+-ATPase，SERCA2a)的表達(dá)水平顯著低于正常對(duì)照組。由于心衰個(gè)體心肌細(xì)胞內(nèi)SERCA2a的表達(dá)減少，使得心肌細(xì)胞ECC結(jié)束后鈣回?cái)z功能發(fā)生障礙，導(dǎo)致SR內(nèi)的鈣容量減少，細(xì)胞內(nèi)鈣循環(huán)發(fā)生異常。心衰時(shí)，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(xì)胞膜上的β-腎上腺素受體并進(jìn)一步激活蛋白激酶A(PKA)，PKA使SR上RyR2過度磷酸化，導(dǎo)致F

6、KBP12.6與RyR2分離，從而引發(fā)SR內(nèi)Ca2+流失。為研究PKA信號(hào)通路中RyR2介導(dǎo)的鈣泄漏與心力衰竭之間的關(guān)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(jī)制，并使用激光掃描共聚焦顯微鏡紀(jì)錄ISO誘導(dǎo)的鈣泄漏以及心肌細(xì)胞內(nèi)[Ca2+]i的變化，然后使用釕紅(Ruthenium Red，RR)對(duì)ISO誘導(dǎo)的鈣泄漏進(jìn)行逆轉(zhuǎn)。