糖基化终产物对心肌细胞钙稳态的影响

发布时间：2017-12-03 02:06

  本文关键词：糖基化终产物对心肌细胞钙稳态的影响

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【摘要】：晚期糖基化终产物(advanced glycaton end products,AGEs)是人体内的糖类(如葡萄糖)和蛋白质、氨基酸等物质的游离氨基端通过一系列复杂的非酶促反应形成的结构多样的不可逆聚合物,加速了多种生物学进程,如糖尿病,炎症反应,肾衰竭和老龄化。抗糖基化终产物受体(receptor for advanced glycation endproducts,RAGE)是细胞膜上识别糖基化产物的特异性受体,并在包括心脏的多种器官中表达。多种病程中糖基化产终产物和糖基化终产物受体的结合促发了氧化应激种类,上调炎症通路和RAGE介导的信号转导机制的快速产生。近来研究表明心脏组织内堆积的糖基化终产物和AGE-RAGE的相互作用是糖尿病心肌病的发病机理。并发现糖尿病心肌病的一个显著表现是心肌收缩功能的失调,但其发生机制还不清楚。钙在心肌细胞兴奋收缩偶联过程中发挥着最基本的作用。在哺乳动物心脏中,促发心肌收缩的钙主要来源于肌质网。心肌收缩时,心肌细胞去极化,细胞膜上电压敏感的钙通道被激活开放,细胞外钙进入细胞内,并激活肌质网膜上的钙释放钙通道,使得肌质网的丐库释放大量钙转到细胞质内,从而使胞质内自由钙浓度快速升高而引发心肌收缩。RyR是肌质网膜上的一种钙离子释放通道,它是肌浆网上通过钙诱导钙释放机制(Ca2+-induced-Ca2+-release,CICR)释放钙的门控。钙火花是由4-6个相邻的RyRs共同释放钙而发生的,是细胞内钙释放的基本单位,控制着肌质网的钙容量。舒张期时,RyR的活性决定了随机性钙火花的发生。以往研究表明,RyR功能异常导致的心功能失常是引起多种疾病发生的原因,如局部缺血再灌注,心肌肥大和心衰。在心肌局部缺血中,超活跃的RyR2增强舒张期的钙泄漏,参与室性心律失常、心肌梗死和左心室损伤中的心肌重构。在心衰时,增强的肌质网钙泄漏使得SR钙容量的部分耗竭,从而损伤心肌收缩功能及导致室性心律失常。AGE-RAGE的相互作用通过减少收缩和舒张时细胞内钙离子的浓度及延长钙瞬变衰减的时间而损害了心肌细胞内的钙稳态。众所周知,RyR2因其表面富含自由巯基而被认为是细胞氧化还原传感器,通过加强细胞内氧压,可增强RyR的活性和肌浆网钙的泄漏。因为AGE/RAGE信号可引发氧自由基产物的产生,以此我们进行假设,AGE/RAGE是通过增强RyR的活性,导致肌质网钙漏增加,从而损害心肌细胞的钙稳态。在本研究中,我们对AGE/RAGE引发心肌细胞膜上RyR活性增强的假设进行验证。并进一步阐述强活性的RyR调控肌质网钙漏,减少肌质网钙库容量,最终导致收缩时钙瞬变减少的机制。目的：晚期糖基化终产物(AGE)加速了糖尿病的发展,同时糖基化终产物受体(RAGE)在糖尿病心脏病的病程进展中起到了重要的作用。本研究在于探讨AGE/RAGE对大鼠心肌细胞肌浆网上RyR活性与钙稳态的影响,从而阐明糖尿病心肌病导致心功能失常的可能机制。方法：南方医科大学动物中心提供的SD乳鼠(2d),用酶消化两步法分离培养心肌乳鼠细胞,在本课题中,以乳鼠心肌细胞为研究对象。并用激光共聚焦显微镜技术,分别记录钙火花、钙库、钙瞬变等钙信号指标。以观察AGE对乳鼠心肌细胞钙信号的影响。结果：1结果显示,与正常组比较,50μg/ml组AGE显著的增加钙火花的频率1.6倍,150μg/ml组的AGE仅仅只增加了53%,同时AGE降低钙火花的幅度与宽度。用抗体阻滞RAGE可以完全抑制由AGE刺激引发的钙火花的发生.我们通过测量咖啡因(20mM)诱导的钙瞬变(△F/F0)幅度来评估钙库容量。令人惊奇的是50μg/ml的AGE的刺激降低钙库容量是轻微的,而150μg/ml的AGE的刺激则能够显著的降低钙库容。同时我们发现,在同时通过给予1 HZ的场刺激情况下,50μg/ml的AGE的刺激对钙瞬变的幅度没有影响,相对比之下,150μg/ml的AGE的刺激能够明显降低钙瞬变的幅度(△F/F0)。2抗RAGE抗体可以完全修复钙库容量和改善钙瞬变。3 AGE/RAGE增加细胞内ROS产生与增强RyR活性结论：1 AGE刺激降低心肌收缩的机制是：AGE刺激增加心肌细胞钙火花、降低钙库容量、降低钙瞬变。2 AGE是通过RAGE介导的心肌细胞钙信号改变。3 AGE/RAGE信号通过增加ROS的生产过剩与增强RyR活性,增强了钙调节的钙库漏流,引起钙库容量的部分耗竭与钙瞬变的减少,导致糖尿病心脏病心肌收缩功能障碍。
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R54

【共引文献】

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1 吴丽丽;晚期糖基化终产物介导血管内皮细胞内质网应激及其机制[D];南方医科大学;2013年

2 冯会红;瑞格列奈的抗氧化和抗炎作用研究[D];北京理工大学;2015年

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本文编号：1247043