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背景和目的热休克蛋白27(Hsp27)是小分子热休克蛋白(sHsps)亚家族的重要成员,其细胞保护作用在大量实验中已得到证实,我们前期研究也发现Hsp27对H2O2和阿霉素(Dox)引起的心肌细胞损伤具有保护作用。然而有研究表明,Hsp27与出生后心脏生长发育可能存在关系,但迄今为止还没有相关的直接证据。本研究发现Hsp27高水平表达时确实可以诱导心肌肥厚。方法(1)利用前期建立的心肌特异性表达Hsp27的转基因(TG)小鼠,蛋白印记检测在不同转基因系Hsp27的表达水平以及组织表达特异性,并且分析不同的Hsp27表达水平和心脏肥厚指标心脏重量/体重(HW/Bw)和心脏重量/胫骨长度(HW/TL)的关系。(2)在出现HW/BW和HW/TL增高的转基因系,进一步通过大体标本、单个细胞横截面积大小(WGA染色)以及胚胎基因ANP、BNP的再表达(逆转录PCR半定量分析mRNA水平)来验证心肌肥厚的发生;蛋白印记检测肥厚的心肌细胞中ERKs、Akt等肥厚通路信号激活的情况,即磷酸化ERKs和Akt(p-ERKs和p-Akt)的含量是否增高;一月大的小鼠用Rapamycin持续腹腔注射(2mg/kg/d)30天阻断Akt/mTOR通路,验证Akt通路在肥厚中的作用。(3)检测心肌肥厚对心脏结构(HE染色)和心肌凋亡(TUNEL)的影响,以及基础状态和LPS作用(10mg/kg)6小时、24小时后小鼠左心功能(经胸M超声)的变化。结果(1)在早期建立的Hsp27转基因小鼠,均只在心脏中有Hsp27表达,其他非心肌组织完全没有表达。根据Hsp27的表达水平可以分为高、中、低表达量三类,但是只在Hsp27高表达的小鼠系(HTG)中HW/BW和HW/TL较野生型(WT)显著增高。(2)选择属于HTG的TG10小鼠系进一步研究发现,在1月、2月、4月和8月大的小鼠,HW/Bw和HW/TL要显著高于WT,随着鼠龄增大差异有加大的趋势。HTG的大体心脏标本及心脏短轴切面积均大于WT组;单个心肌细胞的横截面积,4月组HTG较WT增加了57.70%(209.02±12.86 vs.329.63±19.87,P<0.01),8月组则增加了37.96%(250.44±20.46 vs.345.50±21.85,P<0.05)。胚胎基因ANP在1月、2月、4月和8月组HTG分别较WT增长了107.90%(1.00±0.07 vs.2.08±0.23,P<0.05)、89.72%(1.26±0.09 vs.2.39±0.23,P<0.05)、93.86%(1.13±0.10 vs.2.43±0.34,P<0.05)和115.84%(1.31±0.23 vs.2.74±0.08,P<0.05),而BNP除在一月组没有显著差异外,2月、4月和8月组HTG较WT分别增加了63.44%(1.08±0.05 vs.1.77±0.14,P<0.05)、42.97%(1.33±0.09 vs.1.90±0.06,P<0.05)和31.66%(1.69±0.0.06 vs.2.23±0.06,P<0.05)。在肥厚的心肌中,HTG的p-ERKs的含量在2月、4月和8月组分别比WT增高了287.20%(1.00±0.22 vs.3.87±0.25,P<0.001)、116.66%(1.00±0.08 vs.2.17±0.03,P<0.001)和112.39%(1.00+0.10 vs.2.12±0.27,P<0.01);而Akt的活性在各组HTG和WT均没有显著差异,Rapamycin持续阻断Akt下游通路并没有影响心肌肥厚的发生。(3)在2月组的HTG,心肌肥厚并没有引起心脏重构和心肌凋亡的增加。基础状态下的左心功能较WT没有差异,但4月组HTG却较WT左心功能显著下降,其中FS%下降了22%(30.79±1.98 vs.39.43±2.70,P<0.05),而EF%下降了14%(63.55±2.71 vs.74.15±2.65,P<0.05)。2月组小鼠经LPS处理后6小时后,HTG和WT的左心功能均显著下降,FS%分别下降到基础状态的55.50%和42.88%,EF%为63.96%和52.69%(P均<0.01);但是在处理后24小时,WT的FS%和EF%分别恢复到基础状态的75.86%和82.24%,且较LPS后6小时心功能显著改善(P<0.01),但是HTG心功能却较LPS后6小时没有显著改善。结论心肌特异性表达Hsp27诱导心肌细胞肥厚的作用是呈Hsp27高表达依赖性的,ERKs在Hsp27诱导的心肌肥厚信号传导中可能起着重要的作用。但Hsp27的长期高表达,不再具有心肌保护作用,反而损伤心脏功能,其机制有待进一步研究。