微管相关蛋白4在缺氧心肌细胞线粒体通透性转换孔开放和凋亡中的作用及机制研究

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细胞缺氧是严重烧伤最常见的病理生理现象之一。严重烧伤早期即存在器质性心肌损害,线粒体是心肌细胞缺氧损害的核心靶细胞器,线粒体通透性转换孔(MPTP)开放是启动线粒体途径凋亡的关键步骤,但其具体调节机制目前还不清楚。电压依赖的阴离子通道(VDAC)作为MPTP相关蛋白之一,可以调控MPTP的开放。有研究表明微管相关蛋白(microtubule associated proteins,MAPs)中的MAP2和Tau蛋白可以与线粒体外膜上的VDAC相互作用。
　　我们推测微管相关蛋白4(MAP4)在缺氧引起MPTP开放和细胞凋亡中发挥了重要作用。为验证这一设想,本研究利用体外培养的缺氧心肌细胞模型,通过构建MAP4野生型和磷酸化位点突变型重组腺病毒载体和MAP4 RNA干扰重组腺病毒载体,探讨MAP4在缺氧引起心肌细胞MPTP开放和凋亡中的作用和机制。
　　一、研究目的:
　　探讨微管相关蛋白4在缺氧心肌细胞线粒体通透性转换孔开放和凋亡中的作用和可能的机制。
　　二、材料方法:
　　 1.将分离培养的乳鼠心肌细胞在94％N2,5％CO2,1％O2的混合气体中培养,制作缺氧模型。
　　 2.提取大鼠心肌组织和心肌细胞线粒体蛋白,Western-blot检测缺氧前后MAP4表达变化。
　　 3.免疫共沉淀和免疫荧光共定位检测MAP4和VDAC相互作用。
　　 4.构建MAP4磷酸化位点突变(MAP4(Glu))和MAP4 SiRNA重组腺病毒载体,包装产生重组腺病毒。
　　 5.提取心肌细胞胞质溶胶蛋白,Western-blot检测细胞色素C含量变化,用四甲基罗丹明乙酯(TMRE)检测线粒体膜电位,使用TUNEL染色检测心肌细胞凋亡情况。
　　三、主要结果
　　 1.正常培养的大鼠乳鼠心肌细胞和成年大鼠心肌组织线粒体中均存在MAP4蛋白表达,而且在缺氧处理后MAP4蛋白表达显著增加。
　　 2.MAP4可以和VDAC结合,同时MAP4和VDAC在心肌细胞的分布存在良好的共定位,而且在缺氧30min处理后二者结合明显增加。
　　 3.常氧培养心肌细胞线粒体膜电位较高,其线粒体荧光强度较强。缺氧30min时线粒体膜电位显著降低,表现为线粒体荧光强度减弱。并且随着缺氧时间延长,线粒体膜电位进一步降低,线粒体荧光强度逐渐减弱。MAP4高表达可以减轻缺氧引起的心肌细胞线粒体膜电位降低,而MAP4 RNA干扰或高表达MAP4(Glu)均可引起心肌细胞线粒体膜电位降低。
　　 4.常氧培养心肌细胞胞质溶胶蛋白细胞色素C含量较低,缺氧30min时细胞色素C含量即较对照组显著增高,并且随着缺氧时间延长,细胞色素C含量进一步增高。MAP4高表达可以减轻缺氧引起的心肌细胞胞质溶胶细胞色素C含量增高,而MAP4RNA干扰或高表达MAP4(Glu)均可引起心肌细胞胞质溶胶细胞色素C含量增高。
　　 5.常氧培养心肌细胞只有极少数心肌细胞出现凋亡,缺氧处理后,心肌细胞凋亡比例显著升高,缺氧3小时后,心肌细胞凋亡比例较正常组显著升高,随着缺氧时间延长,心肌细胞凋亡比例逐渐升高。MAP4高表达可以减轻缺氧引起的心肌细胞凋亡,而MAP4 RNA干扰或高表达MAP4(Glu)可以引起心肌细胞凋亡增加。
　　四、讨论与结论
　　 1.本研究首次发现心肌细胞线粒体存在MAP4蛋白的表达,缺氧处理后线粒体MAP4蛋白表达增加。
　　 2.MAP4与心肌细胞线粒体外膜蛋白VDAC存在相互作用,缺氧时二者相互作用增强。
　　 3.缺氧早期心肌细胞MAP4磷酸化增加,线粒体膜电位下降,胞质溶胶细胞色素C含量显著增加,心肌细胞凋亡显著增加。
　　 4.高表达MAP4蛋白能够减轻缺氧引起的心肌细胞MPTP开放和心肌细胞凋亡,而抑制MAP4蛋白表达和高表达磷酸化位点突变MAP4蛋白(MAP4(Glu))均可以引起MPTP开放、心肌细胞凋亡增加。MAP4在缺氧所致的心肌细胞MPTP开放和凋亡中发挥了重要作用,而缺氧导致MAP4磷酸化增加是其重要机制。
　　 5.MAP4在缺氧心肌细胞凋亡调控中发挥了重要作用,其机制可能是缺氧时MAP4磷酸化增加,MAP4和VDAC相互作用增强,引起MPTP开放,从而导致了心肌细胞凋亡增加。

著录项

作者
褚志刚;
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作者单位

第三军医大学;

展开▼
授予单位第三军医大学;
学科外科学(烧伤)
授予学位博士
导师姓名黄跃生;
年度 2010
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 R644.06;R542.22;
关键词
微管相关蛋白; 缺氧心肌; 心肌细胞凋亡; 线粒体通透性转换孔; 心肌细胞线粒体; 细胞线粒体膜电位; 细胞色素; 细胞胞质溶胶; 重组腺病毒; 相互作用; 培养心肌细胞; 磷酸化; 蛋白表达; 含量; 荧光强度; 位点突变; 乳鼠心肌细胞; 缺氧时间; 病毒载体; 检测;

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