CHOP在内质网应激性凋亡与压力超负荷性心力衰竭中的作用

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研究背景:内质网具有蛋白折叠、蛋白运输、调节细胞内 Ca2+浓度等作用。近年来的研究已经明确内质网应激(ERS)性凋亡在压力超负荷性心力衰竭的演进过程中发挥重要作用。CCAAT增强子结合蛋白同源蛋白(CHOP)是ERS性凋亡的标志性蛋白,但是CHOP如何调控ERS性凋亡以及其与Ca2+信号通路之间是否存在交互关系仍不清楚。  目的:通过体内和体外实验观察 CHOP蛋白在压力超负荷性心力衰竭演进过程中的作用,探讨CHOP蛋白如何调控ERS性凋亡,以及CHOP与Ca2+信号通路之间的交互关系。  方法:1.体内实验:采用胸主动脉结扎术(TAC)建立压力超负荷性心力衰竭小鼠模型。野生型和CHOP基因敲除(CHOP-/-)型小鼠各随机分为两组,分别为野生型对照组、野生型TAC组、CHOP-/型对照组和CHOP-/-型TAC组。TAC术后6周对各组小鼠进行超声心动图检查、组织病理学检查、凋亡分析和免疫蛋白印迹分析。2.体外实验:分别游离野生型和 CHOP-/-型成年小鼠心肌细胞(ACMs),采用ERS诱导剂毒胡萝卜素(TG)诱导ERS,检测各组心肌细胞凋亡率,分析 ERS相关蛋白表达;以 H9c2细胞为研究对象,分别过表达 CHOP和持续性激活的钙/钙调蛋白依赖的蛋白激酶II(CaMKII),分析ERS相关蛋白表达;以H9c2细胞为研究对象,分别采用ERS诱导剂TG和/或衣霉素(TM)诱导ERS,联合使用CaMKII抑制剂(KN62)和/或p38丝裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)抑制剂,检测各组H9c2细胞生存率、凋亡率,分析ERS相关蛋白和基因表达。将各组数据进行统计学分析,P<0.05为有统计学差异。  结果:1.体内实验:TAC可成功建立压力超负荷性心力衰竭小鼠模型。TAC6周后,与野生型TAC组小鼠相比较, CHOP-/-型TAC组小鼠左室肥厚程度减轻,左室收缩、舒张功能改善,左室重塑程度改善,伴有心肌细胞凋亡率降低。蛋白分析显示,TAC6周诱导了野生型小鼠CHOP蛋白表达;与野生型对照组相比较,CHOP-/-型TAC组小鼠ANP、Bax/Bcl2蛋白表达水平降低,激活的CaMKII和p38 MAPK表达水平降低,但是激活的真核起始因子2α(eIF2α)表达水平升高(P均<0.05)。2.体外研究:① ACMs:与野生型对照组相比较,TG导致野生型ACMs凋亡率明显升高,CHOP蛋白表达水平升高;与野生型TG组ACMs相比,CHOP-/-型TG组凋亡率明显降低,P-CaMKII和P-p38 MAPK蛋白表达水平明显减低,而P-eIF2α蛋白表达水平明显升高(P均<0.05)。② H9c2细胞:与对照组相比较,过表达CHOP蛋白导致P-CaMKII和P-p38 MAPK蛋白表达水平升高(P均<0.05),而P-eIF2α蛋白表达水平无明显变化(P>0.05);与对照组相比较,过表达持续性激活的CaMKII导致P-eIF2α和P-p38 MAPK蛋白表达水平升高(P均<0.05),而CHOP蛋白表达水平无明显变化(P>0.05);TG或TM均可诱导H9c2细胞死亡率和ERS性凋亡率升高,伴有相应时间点ERS相关蛋白(P-CaMKII、P-eIF2α、P-p38 MAPK和CHOP)表达水平的升高(P均<0.05);抑制CaMKII或p38 MAPK的激活均可降低TG或TM诱导的细胞死亡、凋亡及CHOP mRNA和蛋白表达(P均<0.05);在TG处理1小时时间点,抑制CaMKII的激活可降低TG诱导的P-eIF2α和P-p38 MAPK蛋白表达(P均<0.05),而抑制p38 MAPK的激活未能改变P-CaMKII和P-eIF2α蛋白表达水平(P均>0.05)。  结论:1. CHOP蛋白在压力超负荷性心力衰竭的发病机制中发挥重要作用;2.内质网相关的Ca2+信号通路与UPR信号通路之间可能存在交互作用。
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