肥大心肌細胞的生物力學(xué)特性及其調(diào)節(jié)機制.pdf

1、目的:過去，人們比較重視心肌細胞主動收縮力的產(chǎn)生和影響機制，而忽略了心肌細胞被動生物力學(xué)特性。然而，根據(jù)近年來大量的研究結(jié)果，我們提出在心肌細胞病理情況下，后者可能更為重要。本研究目的就在于觀察肥大心肌細胞骨架、生物力學(xué)特性的變化規(guī)律，并進一步闡明細胞骨架改變對肥大心肌細胞生物力學(xué)特性的具體影響及其調(diào)節(jié)機制。 方法:利用分步消化—差速貼壁法培養(yǎng)新生Wistar大鼠心肌細胞。將腎上腺素加入心肌細胞建立肥大心肌細胞模型后，再分別加入

2、細胞骨架干預(yù)劑秋水仙素(Col，細胞骨架微管解聚劑)、細胞松弛素D(Cyto-D，細胞骨架微絲解聚劑)和紫杉醇(Taxol，細胞骨架微管聚合劑)。同時，在培養(yǎng)的肥大心肌細胞中加入Genistein以抑制蛋白酪氨酸激酶(PTK)活性。光學(xué)顯微鏡下觀察心肌細胞搏動頻率；利用同步攝像技術(shù)和計算機圖像分析系統(tǒng)測定心肌細胞收縮前后表面積，心肌細胞收縮幅度以心肌細胞收縮前后表面積的變化表示；通過微管吸吮法檢測心肌細胞粘彈性。RT-PCR法檢測心肌細

3、胞骨架蛋白(包括微絲蛋白actin、α-actinin、微管蛋白α-tubulin以及結(jié)蛋白desmin)mRNA的表達。分別采用免疫細胞熒光化學(xué)與WesternBlot檢測細胞骨架蛋白的分布、密度及含量。同時，我們還通過WesternBlot測定了細胞骨架蛋白磷酸化水平。此外，我們采用PTK活性檢測試劑盒測定了細胞骨架相關(guān)蛋白激酶的活性。 結(jié)論:實驗結(jié)果表明，肥大的心肌細胞被動生物力學(xué)特性(粘彈性)發(fā)生了明顯的改變，細胞骨架的

4、僵硬度增加，細胞的收縮阻力增大；肥大心肌細胞的收縮性增加可能正是其克服收縮阻力增大的一種代償性表現(xiàn)。研究結(jié)果顯示肥大心肌細胞骨架各成分蛋白的含量和密度均顯著增加，排列紊亂而不規(guī)則。加入細胞骨架干預(yù)劑(秋水仙素和細胞松弛素D)處理后，肥大心肌細胞的微管及微絲蛋白含量和密度降低，排列整齊規(guī)則，同時，心肌細胞粘性減弱而彈性增強，細胞的順應(yīng)性增加，收縮阻力減小，其收縮性因此顯著增大；加入另一細胞骨架干預(yù)劑(紫杉醇)后，肥大心肌細胞骨架微管蛋白表

5、達密度增加，微管排列更為紊亂，而心肌細胞粘性增強、彈性減弱，細胞順應(yīng)性降低，收縮阻力增大，其收縮性隨之明顯下降；加入酪氨酸激酶抑制劑處理后，細胞骨架蛋白磷酸化水平降低，心肌細胞粘性增強而彈性減弱，細胞收縮性也顯著下降。上述研究結(jié)果提示在心肌肥大的病理前提下，心肌細胞被動生物力學(xué)特性(粘彈性)的改變可能比其主動收縮性的變化更為重要；同時，本研究還表明心肌細胞骨架蛋白的改變，尤其是它們在含量、密度、分布及磷酸化水平方面的變化可能對肥大心肌細