红景天苷对力竭大鼠心肌收缩力的影响及分子机制

发布时间：2018-12-06 08:06

【摘要】：力竭性运动超出人类和动物的生理极限,破坏机体稳态,并导致机体多脏器产生过度应激反应,进而出现损伤及功能异常。力竭性心脏损伤表现为心肌酶升高、能量代谢异常、心功能减低、严重心律失常,甚则发生心脏性猝死。其中,心功能减低在细胞水平表现为心肌细胞收缩力减弱。因此,观察力竭运动对单个心肌细胞收缩力的影响具有重要意义。钙离子(Ca~(2+))介导的兴奋-收缩偶联(excitation-contraction coupling,ECC)是心肌细胞收缩的关键。动作电位(action potential,AP)期间,膜电位的急剧增加导致L型钙通道(L-type Ca~(2+)channel,LTCC)开放,胞外少量Ca~(2+)由此进入胞内,随后肌浆网(sarcoplasmic reticulum,SR)内Ca~(2+)通过兰尼碱受体2型(ryanodine receptor 2,RyR2)大量涌入胞浆,导致胞浆内Ca~(2+)瞬时显著增加,即产生钙瞬变(Ca~(2+)transient),引起心肌收缩,钙瞬变是正常心肌细胞收缩的基础。在ECC过程中,心肌收缩所需Ca~(2+)主要由SR释放,故SR Ca~(2+)的含量对钙瞬变起决定性的作用。可见,细胞内钙稳态的维持对于心肌正常收缩至关重要。Ca~(2+)/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ(calcium/calmodulin—dependent kinaseⅡ,CaMKⅡ)是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,其可作用于多种钙转运相关蛋白,从而影响细胞内钙稳态。其中,CaMKⅡ磷酸化SR上的RyR2,调控SR内Ca~(2+)释放,影响钙瞬变幅值,进而影响心肌收缩。那么,在力竭性运动中,CaMKⅡ是否通过参与钙稳态失衡,影响细胞收缩力,尚未见报道。红景天苷(salidroside,Sal)作为红景天的有效成分之一,对急性心肌缺血和心脏缺血/再灌注损伤有良好的保护作用。它可以改善心肌缺血,减少心肌缺血梗死面积,改善心功能。但是,红景天苷对力竭运动后心肌细胞收缩力的影响及其机制尚缺乏研究。本课题分别从红景天苷对力竭大鼠心肌细胞收缩力的影响及调控机制两个方面进行研究。将40只雄性SD大鼠随机分为4组:对照组(Con)、反复力竭模型组(REE)、红景天苷A、B组(Sal-A、Sal-B)。红景天苷A、B组分别给予红景天苷溶液(15mg·kg~(-1)·d~(-1),30mg·kg~(-1)·d~(-1))腹腔注射2周,Con组、REE组给予等体积0.9%NaCl腹腔注射2周。给药完成后,除Con组外,REE组、Sal-A及Sal-B组均参照经典的Thomas方法构建力竭运动模型。采用ELISA法检测血清CK、CK-MB、TnI含量变化,利用IonOptix细胞收缩和钙离子浓度同步测定系统检测心肌细胞的收缩力和钙瞬变,应用激光共聚焦显微镜线扫描成像技术记录心肌细胞自发性钙火花及肌浆网Ca~(2+)含量;应用Western blot技术检测CaMKII、p-CaMKII、RyR2、p-RyR2蛋白表达水平的变化。结果:(1)与Con组相比,REE组大鼠血清CK、CK-MB、TnI均显著升高(P0.01,n=8)。Sal-A、Sal-B组CK、CK-MB、TnI与REE组相比均明显降低(P0.01,n=8),且以Sal-B组降低尤为明显。(2)REE组大鼠心肌细胞钙瞬变1.97±0.11与Con组2.78±0.12相比显著降低(p0.01,n=12)。Sal-A、Sal-B组钙瞬变分别为1.97±0.11、2.27±0.19,与REE组相比均明显升高(p0.01,n=12)。(3)REE组大鼠心肌细胞最大收缩幅度与Con组9.72±0.22%相比,降低45%(p0.01,n=12)。与REE组相比,Sal-A、Sal-B组分别升高25%、54%(p0.01,n=12)。(4)REE组大鼠心肌细胞钙火花发生频率4.4±0.2/100μm·s与Con组1.7±0.1/100μm·s相比显著增加(p0.01,n=51)。Sal-A、Sal-B组钙火花频率分别为3.2±0.1/100μm·s、2.6±0.3/100μm·s,与REE组相比均显著降低(p0.01,n=63)。(5)REE组大鼠心肌细胞肌浆网Ca~(2+)含量与Con组3.97±0.2相比,降低37%(p0.01,n=12)。与REE组相比,Sal-A、Sal-B组分别升高22%、31%(p0.01,n=12)。(6)REE组大鼠心肌CaMKII、RyR2表达量及活性与Con组相比均显著增高(P0.01,n=8),与REE组相比,Sal-A、Sal-B组CaMKII、RyR2表达量及活性均明显降低(P0.01,n=8)。结论:红景天苷可通过抑制CaMKII信号通路,有效的减少舒张期过多的Ca~(2+)泄漏,使得SR内Ca~(2+)容量增多,提高CICR过程中钙瞬变峰值,从而增强心肌细胞收缩能力,发挥其对反复力竭大鼠的心肌保护作用。
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【学位授予单位】：河北北方学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R541.6

【参考文献】