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目的:ADP-ribosylation factor 1(ARE1)是ARF家族的一种小G蛋白,是COP1(coat proteins 1)小泡和网格蛋白所包被的小泡的组成部分和调节分子,同时它还是许多信号分子的调节因子。但是它在心脏细胞中的作用还未被研究。通过基因芯片方法,我们发现ARF1在压力负荷型大鼠的心脏内表达升高,在前期工作的基础上,我们分离并克隆了大鼠的ARF1基因,并对它的功能进行了初步的研究。 方法:(1)用腹主动脉缩窄的方法建立大鼠心肌肥厚的体内模型。(2)用牵张诱导的方法建立心肌细胞肥大的体外模型。(3)ARF1蛋白具有两种不同的结构形式,一种是结合GTP的活性状态,一种是结合GDP的无活性状态。这两种形式主要由ARF1-GTP酶激活蛋白(GTPase-activating protein,GAP)和ARF-鸟嘌呤交换因子(guanine nucleotide exchange factor,GEF)进行调节,前者使ARF1处于结合GDP状态,后者使ARF1处于结合GTP状态,本文采用腺病毒介导表达正义ARF1、反义ARF1、正义GAP和反义GAP,以及用ARF-GEF抑制剂BFA(brefeldin A)从五个方面研究ARF1基因的作用。(4)通过Northern印迹杂交的方法检测ARF1在心肌肥厚大鼠中的表达变化。(5)运用Western杂交的方法分析以下信号分子的表达变化:PKCα、PKCβ1、PKCβ2、PKC γ、PKCε、PKC δ、ERK1/2、JNK1/2、P38、P53、Bax、Bcl2和Fas。(6)四甲基耦氮唑盐微量酶反应比色法(methylthiazoletetrazolium,MTT)检测心脏细胞的数量。 结果:(1)大鼠在手术28天和56天后,腹主动脉缩窄手术组和假手术组的颈动脉收缩压(mmHg)依次是108.9±8.7 vs 86.9±6.6(p<0.01)和109.7±8.1 vs 84.4±5.8(p<0.01)。心肌细胞的面积(μm2)依次是301.2±32.2 vs 240.7±19.9(p<0.01)和335.7±23.0 vs 263.7±11.4(p<0.01)。从术后28天和56天的手术组血压和细胞面积均较假手术组明显升高,二者的一致性表明已成功地建立了压力负荷诱导的心肌肥厚的大鼠模型。(2)乳鼠心肌细胞在20%牵张度时,从2h至72h,随着牵张时间的延长,心肌细胞的总蛋白质含量逐渐增加;心肌细胞从牵张1h后,c-fos蛋白水平迅速增加。这些结果说明我们已成功建立牵张诱导的心肌细胞肥大的体外模型。(3)Northern印迹杂交显示ARF1基因在大鼠肾脏、肝脏、大脑、心脏以及骨髂肌中都表达。其中在心脏中的表达量最高,大约比肝脏多两倍,比其它三种组织多一倍。(4)心肌肥厚大鼠心脏的ARF1 mRNA水平随着压力负荷时间的增长而逐渐增加,与假手术组比较,在手术后28天和56天,ARF1 mRNA水平分别增长了15%和30%(p<0.05)。(5)成功构建了正义和反义表达ARF1和GAP的腺病毒表达载体。与对照(未感染腺病毒、未加BFA)细胞比,乳鼠心肌细胞被表达正义ARF1、反义ARF1、正义GAP和反义GAP的腺病毒感染或BFA作用后,[用增加(+)或降低(-)的百分比(%)表示变化程度]蛋白质含量的变化依次是+13、-28、-18、+20和-28(p<0.05),细胞面积的变化依次是+9、-7、-19、+26和-30(p<0.05)。乳鼠成纤维细胞被感染病毒后,蛋白质含量无变化(p>0.05),用BFA处理后蛋白质含量减少8%(p<0.05)。(6)MTT法分析心肌细胞数量发现,与对照(未感染腺病毒、未加BFA)细胞比,乳鼠成纤维细胞被表达正义ARF1、反义ARF1、正义GAP和反义GAP的腺病毒感染或BFA作用后,细胞数量的增加(+)或降低(-)的百分比(%)依次是20、-11、-15、15和-21;在相同条件下心肌细胞的数量无变化。(7)Western印迹杂交显示,与对照(未感染腺病毒、未加BFA)细胞相比,乳鼠心肌细胞被表达正义ARF1、反义ARF1、正义GAP和反义GAP的腺病毒感染或BFA作用后,