研究目的:探讨线粒体内钙蛋白酶(calpain)在小鼠心肌缺血再灌注损伤中的作用。研究方法:利用培养心肌细胞H9c2低氧(缺氧,24小时)/复氧(24小时)、离体心脏灌流缺氧(1小时)/复氧(30分钟)和小鼠心脏缺血(30分钟)/再灌注(7天)三种不同水平的模型研究心肌细胞线粒体内calpain与心肌损伤的关系。离体心脏和小鼠实验分为以下四组:野生型对照组、野生型缺血再灌注组、线粒体特异过表达calpain抑制蛋白(calpastatin)对照组、和线粒体特异过表达calpastatin缺血再灌注组。分别检测心肌细胞死亡(凋亡和程序性坏死)、心肌细胞线粒体活性氧的产生量、ATP合成酶活性和心脏功能改变等。研究结果:培养大鼠心肌细胞H9c2中,低氧/复氧诱导线粒体内calpain-1蛋白含量升高、活性氧产生增加和细胞死亡(凋亡和程序性坏死),而上调calpastatin特异性抑制线粒体内calpain能够防止线粒体活性氧产生和细胞死亡。进一步发现,低氧/复氧诱导线粒体内calpain升高能够下调ATP合成酶α亚基的蛋白水平和损害ATP合成酶的活性,而上调ATP合成酶α亚基能够降低线粒体活性氧产生、并保护心肌细胞。在离体心脏灌流缺氧/复氧模型中,与野生型对照组相比,野生型缺血再灌注组心肌细胞线粒体活性氧的产生量明显增加、细胞死亡数明显增加;与野生型缺血再灌注组相比,线粒体特异过表达calpastatin缺血再灌注组心肌细胞线粒体活性氧的产生量减少、细胞死亡数减少。在小鼠心脏缺血再灌注模型中,与野生型缺血再灌注组相比,线粒体特异过表达calpastatin缺血再灌注组细胞死亡数减少、心脏功能得到改善。研究结论:靶向性抑制线粒体calpain活性能够保护缺血再灌注引起的线粒体ATP合成酶损伤并减少线粒体活性氧产生,从而减轻心肌损伤和改善心脏功能。