失重对心脏β-肾上腺素能受体介导的信号转导通路的影响及机制研究

发布时间：2017-11-28 21:54

  本文关键词：失重对心脏β-肾上腺素能受体介导的信号转导通路的影响及机制研究

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【摘要】： 以往研究发现失重或模拟失重可引起机体心血管等多个系统发生改变,阐明这些改变的机制对了解航天员飞行后心血管失调的原因及其改进现行应对措施皆有重大意义。近年来地面模拟研究和航天观察均表明,航空飞行后立位耐力不良可能与心脏本身的组织改变、低血容量性心血管反应有关,也有可能与心脏的调节功能受损有关。我们知道交感神经-儿茶酚胺系统对维持心脏生理功能及血压稳态具有重要调节作用。交感神经通过释放去甲肾上腺素,刺激β1-肾上腺素能受体从而调节心脏功能。最新研究表明失重或模拟失重后,β-肾上腺素能受体出现脱敏现象,即用异丙肾上腺素刺激β-肾上腺素能受体后,引起心脏收缩反应性下降。其原因及机制至今尚无报道,有可能是受体自身功能下调,也有可能是β-肾上腺素能受体介导的后段信号转导通路受损所致。 为探明其机制,本课题利用尾部悬吊大鼠模型,研究了模拟失重4w时大鼠心脏β-肾上腺素能受体介导的Gs蛋白/AC/cAMP/PKA/Ca2+级联的信号转导通路是否发生改变及发生了什么改变,以进一步探明失重状态导致心脏收缩反应性减弱的相关机制。 一、目的 1.观察失重4w对心脏功能的影响; 2.观察失重4w对β-肾上腺素能受体自身功能的影响; 3.观察失重4w对β-肾上腺素能受体介导的cAMP依赖的信号转导通路中多个环节的影响。 二、方法 利用尾部悬吊法(Hindlimb Unweighted , HLU)制作大鼠失重模型,经4w失重后,活体观察平均动脉压(MABP)、左心室压(LVP)和左室压力微分最大变化速率(±dp/dtmax)等血流动力学指标;用受体结合分析法测定了β-肾上腺素能受体密度及亲和力;用常规酶解法分离大鼠心室肌细胞;用Western blotting测定了Gsα蛋白表达水平;用腺苷酸环化酶(AC)激动剂Forskolin刺激心肌细胞后观察其收缩情况以检测AC的活性;经β-肾上腺素能受体激动剂异丙肾上腺素(Iso)和Forskolin刺激心肌细胞后后检测cAMP的积聚含量;用单细胞动缘探测系统同步检测了经Iso刺激β-肾上腺素能受体后心肌细胞的收缩及[Ca2+]i瞬变;采用全细胞膜片钳技术,观察失重对大鼠心室肌细胞L型钙电流的影响。 三、结果 1.与正常对照组相比,失重4 w大鼠的心脏重量、体重、MABP没有明显变化,而LVP、±dp/dtmax显著降低,表明心脏收缩功能减弱,且并非心脏组织本身改变所致。经Iso刺激后MABP、LVP、±dp/dtmax的变化在失重组显著减弱,即失重后心脏对β-肾上腺素能受体的反应性下降,表明失重后心脏功能的减弱可能与调节心脏功能的β-肾上腺素能受体有关。 2.在失重大鼠,Iso刺激心肌细胞引起的收缩反应明显弱于正常对照组,表明心肌细胞β-肾上腺素能受体反应性也明显下降。即失重大鼠心肌细胞发生了β-肾上腺素能受体的脱敏现象,这可能是心肌细胞收缩反应减弱的原因之一。 3.在失重大鼠,β-肾上腺素能受体密度及亲和力与正常组比较没有显著改变。表明β-肾上腺素能受体的脱敏现象与受体自身功能无关。 4.在失重大鼠,心脏Gsα蛋白表达水平与正常组比较没有显著变化,表明β-肾上腺素能受体脱敏原因与Gs蛋白无关。 5.在失重大鼠,Forskolin刺激心肌细胞引起的收缩反应和cAMP的积聚含量增加的反应均明显减弱,提示其AC活性受损,即AC活性受损可能是导致β-肾上腺素能受体脱敏的原因之一。 6.在失重大鼠,Iso增强电刺激引起的心肌[Ca2+]i瞬变幅度的反应明显减弱,提示失重大鼠心肌细胞Ca2+信号转导通路可能受损,钙稳态受到破坏。 7.在失重大鼠,Iso对心肌细胞L-型钙电流的加强作用明显减弱,提示钙稳态受到破坏的原因与L-型钙通道功能下降有关,即L-型钙通道功能下降可能是导致β-肾上腺素能受体脱敏的原因之一。 四、结论 1.β-肾上腺素能受体脱敏是导致失重时心脏收缩功能降低的原因之一。 2.失重时β-肾上腺素能受体脱敏的机制并非β-肾上腺素能受体自身受损所致,而是由于其介导的cAMP依赖性信号转导通路受损所致。 3.失重时β-肾上腺素能受体介导的cAMP依赖性信号转导通路受损主要表现为信号转导通路中AC活性减弱和L-型钙通道功能下降。
【学位授予单位】：第四军医大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：R85

【参考文献】

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本文编号：1235077