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磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸(Phosphatidylinositol-4，5-bisphosphate，PIP2)，是细胞膜中的一种重要的微量磷脂组分，约占细胞膜磷脂总量的1％。PIP2在细胞质膜的内侧面富集，是许多信号蛋白的作用底物。作为重要的信号分子PIP2参与调控了多种不同的细胞活动，包括：细胞骨架蛋白的调节，胞吞及胞吐作用，离子通道功能调节，基因表达，血管发生，细胞迁移和极化，细胞凋亡，囊泡运输，局部黏附的形成以及细胞核事件等，其代谢水平与肿瘤，糖尿病，炎症，心脑血管疾病等多种疾病密切相关。
在心脏组织中，PIP2可以受到激素等许多刺激因素的影响。儿茶酚胺类化合物、血管活性肽等激素通过激动Gq/PLC通路能够引起PIP2的水解。但是，PIP2在细胞膜上的局部水解并不代表它整体水平的变化。在豚鼠的离体心脏组织中，经可水解PIP2的G蛋白耦联受体(GPCR)激动剂灌流后，心脏组织中PIP2的含量水平并没有明显变化甚至略有增加，这说明PIP2在心肌细胞膜中的代谢变化是一个复杂的过程。在培养的心肌细胞中，包括细胞活素、生长因子、儿茶酚胺类化合物、血管活性肽在内的一系列物质都与心肌细胞的肥厚有关。它们可以通过相应信号通路激活诱导心肌细胞肥厚，Gq/PLC通路就是其中之一。受体激动后，激活的磷脂酶C(PLC)可以将PIP2水解为肌醇-1，4，5-三磷酸(IP3)以及1，2-二脂酰甘油(DAG)，前者与内质网上的IP3受体结合能够使细胞内质网的钙库释放Ca2+，Ca2+和DAG均对经典型的蛋白激酶C(cPKCs)亚型有调控作用。在心肌细胞内PKC可以启动细胞核内与肥厚相关的基因表达。这些细胞信号事件与膜PIP2浓度有何关系是值得关注问题。
本实验中我们使用去甲肾上腺素(NE)和血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)激动大鼠心肌细胞中Gq/PLC通路，采用薄层色谱和脂-蛋白交叠分析的方法对心肌细胞PIP2的含量进行测定，并通过测定研究培养的心肌细胞及心肌肥厚模型中心肌细胞PIP2含量的变化，对PIP2含量的变化与心肌肥厚发生的关系进行了研究，并对其机制进行了初步研究。
一、去甲肾上腺素和血管紧张素Ⅱ对心肌细胞PIP2含量的影响
目的：研究NE、AngⅡ对成年大鼠心肌细胞PIP2含量的影响
方法：(1)分离、培养成年大鼠心室肌细胞，以NE（5μM）、AngⅡ(3μM)分别刺激大鼠心肌细胞2小时、24小时，使用薄层色谱(TLC)和脂-蛋白交叠分析(Lipid-protein overlay assay，LPOA)的方法测定心肌细胞内总PIP2含量的变化；(2)以PLC抑制剂U73122（0.8μM）、U73122同型无效物U73343（0.8μM）、PKC抑制剂Bis-1（2.0μM）和十字孢碱（Staurosporine，1.5μM）、PI4K抑制剂wortmannin(10μM)，以及钙离子螯合剂EGTA(1mM)和BAPTA-am(25μM)预处理心肌细胞后，再以NE（5μM）、AngⅡ（3μM）分别刺激心肌细胞，2小时、24小时后使用TLC和LPOA的方法测定总PIP2含量的变化。
结果：(1)在使用NE(5μM)和AngⅡ（3μM）激动相应受体后后，原代培养的成年大鼠心肌细胞内总的PIP2含量没有下降反而上升了20％左右：(2)使用PLC、PKC和PI4K的抑制剂以及钙离子螯合剂预处理心肌细胞可以明显阻断NE和AngⅡ导致的PIP2含量的增加，其中BAPTA-am处理后NE和AngⅡ甚至可以降低PIP2的含量；PLC抑制剂U73122的同型无效物U73343没有明显作用。
结论：激动成年大鼠心肌细胞Gq耦联的GPCR虽然理论上可以引起PIP2的水解，但却增加整体心肌细胞内PIP2的含量，此作用可能与反馈性的PIP2合成增多有关，且此过程具有钙依赖性。
二、心肌细胞PIP2含量变化与心肌肥厚发展时程和性质的关系
目的：研究PIP2含量变化与心肌肥厚不同阶段的联系
方法：(1)以NE刺激心肌细胞，取20min，1h，2h，24h，48h五个时间点，使用TLC的方法分别测定其中总PIP2含量的变化；同样，以AngⅡ刺激心肌细胞，取2h，24h，48h，72h四个时间点，分别使用TLC的方法测定其中总PIP2含量的变化；(2)使用PCR的方法，研究单纯以NE刺激2小时和wortmannin预处理20分钟再以NE刺激2小时之后心肌细胞内两种肥厚指标(α-MHC，c-fos) mRNA水平的变化；(3)使用Western blot的方法研究AngⅡ刺激48h时心肌细胞内Akt蛋白磷酸化水平的改变；(4)以正常大鼠为对照，使用LPOA的方法测定游泳锻炼致心肌肥厚和异丙肾上腺素(isoprenaline，Iso)致心肌肥厚两种模型大鼠心脏内总PIP2含量的变化。
结果：(1)在以NE刺激24小时之后，心肌细胞内PIP2的含量由升高开始回落，刺激48h时PIP2的含量与对照相比甚至略有降低；同样，在以AngⅡ刺激24小时之后，心肌细胞内PIP2的含量由升高开始回落，但并未明显低于对照组细胞；(2)通过对心肌肥厚相关基因表达水平的研究发现，单纯NE刺激组和wortmannin预处理后再给NE组均能够引起α-MHC，c-fos向着肥厚发展的方向变化，即α-MHC表达水平下降、c-fos表达水平升高，其中wortmannin预处理组引起的α-MHC表达水平下降明显大于单纯NE刺激组，而两组对c-fos表达水平升高的影响相差不大；(3)在AngⅡ刺激第48h时，心肌细胞内Akt蛋白磷酸化的水平升高；(4)生理性、病理性两种心肌肥厚模型大鼠的心脏内PIP2总含量水平改变明显不同，前者与正常相比变化不大，而后者明显降低。
结论：心肌细胞PIP2含量在心肌肥厚的初期升高，之后开始下降；阻断PIP2的合成不能减缓心肌肥厚的发生，相反不利于心肌细胞的自我保护；PIP2再合成加快是心肌细胞对肥厚刺激的一个积极反应，可能与心肌肥厚初期心脏的代偿性反应有关。