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心血管疾病因其高发病率和死亡率而备受世人关注，其中缺血再灌注损伤，心肌梗死和心肌肥厚是临床常见心肌损伤疾病，也是心血管研究的热门领域。本实验室前期研究发现，在心肌缺血再灌注损伤（ischemia/reperfusion，I/R）动物模型，主动脉弓缩窄(transverse aortic constriction，TAC)模拟的心肌肥厚动物模型中抗氧化蛋白Peroxiredoxin II(PrxII)的蛋白表达量均显著下调，提示PrxII参与心肌损伤的发展机制。 研究发现，心肌再灌注损伤往往伴随G-蛋白偶联受体激酶2（GRK2）蛋白水平的增加，进而加重心肌损伤。而在这一过程中PrxII与GRK2是否存在相互作用，共同参与心肌损伤的调控尚不清楚。因此，本课题第一部分旨在探讨PrxII能否通过降低急性缺血再灌注损伤后GRK2的蛋白表达水平发挥心肌保护作用，以及具体的调控机制。 压力负荷所致的心肌肥厚最终会发展为慢性心衰，增强心肌收缩力往往能有效延缓此进程。心肌收缩功能受肌浆网收缩关键蛋白 PLN ，SERCA2a ，pSer16-PLN，pThr17-PLN以及心肌蛋白磷酸化酶1（PP1）的调控。而在心肌肥厚至心衰的发展过程中，PrxII 能否通过调控这些相关蛋白，延缓心衰的发展尚不清楚。因此，本课题第二部分旨在探讨TAC诱导的慢性心衰时PrxII是否能够通过调控 PP1 活性以及肌浆网收缩相关蛋白表达水平增强心肌收缩力，进而达到心肌保护作用。 主要实验结果： 第一部分：PrxII通过调控GRK2蛋白表达对急性缺血再灌注损伤的保护作用研究 （1）选取健康野生型小鼠（C57BL/6）以及实验室前期已经构建的PrxII心肌特异性过表达小鼠，分为对照组以及缺血再灌注模型组。提取心肌蛋白，通过蛋白免疫印迹实验（Western blot）可以看出，对照组（sham）中，野生型（WT）小鼠与PrxII心肌特异性过表达转基因小鼠（PrxII）中GRK2蛋白水平无明显差异，缺血再灌注（I/R）损伤后，野生型小鼠GRK2表达量较对照组小鼠显著增加；缺血再灌注模型组中，PrxII转基因小鼠GRK2表达量较野生型小鼠显著降低。 （2）提取心肌组织 mRNA，检测野生型（WT）及转基因型（PrxII）小鼠缺血再灌注前后 GRK2的mRNA 水平。QPCR 结果显示，WT-Sham 组与PrxII-Sham组小鼠中GRK2的mRNA水平无显著性差异，WT-I/R组小鼠mRNA水平较WT-Sham组明显升高，而WT-I/R组与PrxII-I/R组mRNA水平亦无显著性差异。这说明缺血再灌注损伤以后PrxII并不影响GRK2的合成。 （3）分离提取乳鼠心肌细胞，通过腺病毒介导PrxII过表达，H2O2诱导氧化应激模型以及蛋白合成抑制剂和蛋白酶体抑制剂的处理，可以看出氧化应激状态下，即使阻断细胞蛋白合成，PrxII过表达仍可以下调GRK2的表达量；若同时抑制蛋白酶体活性，则其下调作用消失。由此可以推测PrxII对GRK2蛋白水平的下调可能是通过其蛋白酶体降解途径进行的。 （4）通过免疫共沉淀实验发现，缺血再灌注损伤模型中，PrxII过表达小鼠GRK2 与泛素分子的结合量较 WT 组明显增多。通过对蛋白酶体活性的检测发现，PrxII 过表达可显著性增强缺血再灌注后蛋白酶体的活性。综上所述，推测缺血再灌注损伤后PrxII可能通过增强GRK2蛋白的泛素化降解来达到心肌保护作用。 第二部分：PrxII对压力负荷诱导的心肌肥厚至心衰进程的保护作用研究 （1）通过主动脉弓缩窄（TAC) 模型模拟心肌肥厚病理状态，以假手术组（Sham）为对照，术后饲养10周。通过小动物超声检测确定野生型模型组小鼠第4周开始进入心肌肥厚时期，第10周已进入心衰状态。而无论是肥厚期还是心衰期，PrxII转基因组小鼠心功能均明显优于野生型小鼠，说明心肌PrxII过表达可以明显延缓心肌肥厚至心衰进程。 （2）通过检测TAC手术10周后WT-Sham，PrxII-Sham，WT-TAC，PrxII-TAC四组小鼠中PP1活性水平发现，WT-TAC组PP1活性较WT-Sham组明显增强，而PrxII-TAC组PP1活性较WT-TAC组明显降低。进一步通过对肌浆网收缩关键蛋白PLN，SERCA2a，pSer16-PLN，pThr17-PLN的检测发现无论是WT小鼠还是PrxII过表达小鼠，TAC模型组SERCA2a的蛋白表达水平较Sham组均明显下降；总的PLN水平在TAC模型前后无显著性变化；WT-TAC组小鼠中 PLN磷酸化状态pSer16-PLN，pThr17-PLN的蛋白表达量较WT-Sham组明显下调，而PrxII过表达小鼠TAC前后pSer16-PLN，pThr17-PLN的蛋白表达水平无显著性差异。这表明PrxII可能通过调控PP1的活性进而影响PLN的磷酸化与去磷酸化水平，从而参与心肌收缩功能的调控。 实验结论：本课题通过对两种心肌损伤模型的研究，发现PrxII对急性缺血再灌注损伤的保护作用与其增强 GRK2的泛素化降解有关；PrxII 可通过抑制TAC诱导的PP1活性升高，增加PLN的磷酸化水平，从而改善心肌收缩功能，延缓TAC诱导的心肌肥厚至心衰进程。