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研究目的:心肌缺血/再灌注(ischemia/reperfusion,I/R)损伤是心脏疾病中时常发生的事件,缺血预适应(ischemic preconditioning,IP)是迄今为止最有效的对抗I/R损伤的实验性手段之一。反复短暂的I/R处理使心肌对随后长时间的I/R损伤的耐受性增强,称为IP。由运动诱导的IP样心肌保护效应,称为运动预适应(exercise preconditioning, EP)。蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)α、δ和ε三种亚型是EP心肌保护效应的信号转导通路中关键的中介物质,它们参与的EP心肌保护效应的确切机制尚未阐明。EP的心肌保护效应具有早、晚期双时相特点。运动预适应晚期保护效应(亦称晚期运动预适应,late exercise preconditioning,LEP)由于保护窗口期长达23天,且比早期保护时相的效应更多,更受研究者的关注。本研究以IP为主要背景,在研究LEP效应对力竭运动心肌具有保护作用的基础上,观察其中PKCα、δ和ε的表达和分布的变化,探讨PKCα、δ和ε三亚型的交互作用(cross-talk)参与的LEP效应的机制,以期为EP的实践应用提供理论依据。研究方法:150只健康雄性SD大鼠,随机分为对照组(C组)、力竭运动组(EE组)、晚期运动预适应组(LEP组)、PKC抑制剂+晚期运动预适应组(CHE+LEP组)、晚期运动预适应+力竭运动组(LEP+EE组)和PKC抑制剂+晚期运动预适应+力竭运动组(CHE+LEP+EE组),共6组。通过一次间歇性大强度跑台运动建立EP动物模型和一次力竭跑台运动建立急性心肌损伤模型,采用PKC亚型广谱性抑制剂白屈菜赤碱(chelerythrine,CHE)干预PKCα、δ和ε。采用酶联免疫吸附法(ELISA)测定血清氨基末端脑钠肽前体(amino-terminal pro-brain natriureticpeptide, NT-proBNP)浓度,采用免疫化学发光法(CLIA)测定血清心肌肌钙蛋白I(myocardial troponin I,cTnI)浓度,采用苏木素碱性复红苦味酸(haematoxylin-basic fuchsin-picric acid,HBFP)染色法检测心肌组织缺血缺氧改变,采用Western Blot法定量检测心肌组织PKCα、δ和ε总蛋白及磷酸化蛋白的表达量,采用免疫组织化学法(immunohistochemistry,IHC)定位半定量检测心肌PKCα、δ和ε总蛋白及磷酸化蛋白的表达和分布。研究结果:(1)与C组比较,EE组血清NT-proBNP、cTnI浓度显著升高,心肌缺血缺氧较严重;LEP组血清NT-proBNP浓度显著降低。与EE组比较,LEP+EE组血清cTnI浓度显著下降,心肌缺血缺氧明显加重,力竭运动跑距显著增加。与LEP+EE组比较, CHE+LEP+EE组血清NT-proBNP浓度显著下降,心肌缺血缺氧明显减轻。(2)与C组比较,EE组PKCα和p-PKCαSer-657蛋白表达水平都显著升高,p-PKCαSer-657蛋白转位到细胞膜和细胞核;LEP组PKCα蛋白表达水平显著升高。与LEP组比较,CHE+LEP组PKCα和p-PKCαSer-657蛋白表达水平都显著降低,PKCα蛋白无分布在闰盘上现象,p-PKCαSer-657蛋白无聚集在细胞膜现象。与EE组比较, LEP+EE组PKCα和p-PKCαSer-657蛋白表达水平都显著降低,PKCα蛋白无分布在细胞连接处现象,p-PKCαSer-657蛋白无分布在细胞膜和细胞核现象。与LEP+EE组比较,CHE+LEP+EE组PKCα蛋白无在闰盘聚集现象,出现p-PKCαSer-657蛋白分布在细胞膜上现象。(3)与C组比较,EE组PKCδ和p-PKCδThr-507蛋白表达水平都显著升高,p-PKCδThr-507蛋白转位到核周; LEP组PKCδ蛋白表达水平显著升高。与LEP组比较,CHE+LEP组PKCδ蛋白表达水平显著升高。与EE组比较, LEP+EE组p-PKCδThr-507蛋白表达水平显著降低,p-PKCδThr-507蛋白无分布在闰盘、细胞连接处和核周现象。与LEP+EE组比较,CHE+LEP+EE组PKCδ和p-PKCδThr-507蛋白表达水平显著升高,出现p-PKCδThr-507蛋白定位在闰盘和细胞连接处现象。(4)与C组比较,EE组PKCε蛋白表达水平显著升高;LEP组PKCε蛋白表达水平显著升高, p-PKCεSer-729蛋白定位在细胞膜和细胞连接处。与LEP组比较,CHE+LEP组PKCε和p-PKCεSer-729蛋白表达水平显著降低。与EE组比较,LEP+EE组p-PKCεSer-729蛋白出现定位于细胞膜和细胞连接处现象。与LEP+EE组比较,CHE+LEP+EE组p-PKCεSer-729蛋白表达水平显著下降。研究结论:(1)EP是一种无损伤的预适应方式,LEP处理对力竭运动心肌具有保护作用。CHE没有取消LEP对力竭运动心肌的保护效应,反而对此效应有一定的促进作用。(2)血清cTnI、血清NT-proBNP、心肌HBFP染色和运动能力联合应用,可综合评价EP心肌保护效应(3)LEP处理对力竭运动心肌的保护作用与下调PKCα表达水平和活化水平和抑制PKCα活化后向细胞膜和细胞核定转位有一定联系。(4)LEP处理对力竭运动心肌的保护作用与下调PKCδ活化水平和抑制PKCδ活化后向细胞膜、细胞连接处和核周转位有一定联系。(5)LEP处理对力竭运动心肌的保护作用与PKCε向心肌细胞膜和细胞连接处转位有一定联系。(6)LEP效应对力竭运动心肌的保护作用与PKCε与PKCδ活化水平的比值升高有一定联系。(7)LEP效应对力竭运动心肌保护作用的可能机制是PKCα、δ和ε表达和分布变化的交互作用产生了综合效应。(8)CHE影响了PKCα、δ和ε的表达和分布,但CHE对LEP心肌保护效应的影响可能有独立于PKC的机制。