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目的缺氧是许多疾病过程中重要的病理生理现象之一,缺氧诱导因子(HIF)-1α在缺氧细胞的能量代谢中有着重要作用。本研究旨在明确缺氧早期心肌细胞微管结构破坏是否通过调控HIF-1α来影响细胞糖酵解供能。材料和方法1、建立体外培养新生大鼠心肌细胞模型。分别采用常氧、缺氧、以及常氧和缺氧下微管解聚剂和不同浓度微管稳定剂处理心肌细胞;建立心肌细胞高表达微管相关蛋白4和RNA干扰后低表达α-微管蛋白模型。2、激光扫描共聚焦显微镜观察培养新生大鼠心肌细胞α-微管结构和含量变化,胎盘蓝染色观察细胞存活率,CCK法观察细胞活力,化学比色法和高效液相色谱法分别观察心肌细胞糖酵解关键酶(PK、HK和PFK)活性、肌酸激酶(CK)、乳酸生成,LDH漏出及ATP/ADP生成。3、免疫印记法及激光共聚焦显微镜观察心肌细胞微管结构改变后HIF-1α蛋白含量和细胞内分布变化,实时定量PCR法检测心肌细胞HIF-1αmRNA表达变化。结果1、缺氧后早期,体外培养新生大鼠心肌细胞微管网状结构破坏,聚合态α-微管蛋白含量减少,心肌细胞的活力降低,死亡率升高;稳定微管网状结构可以使细胞存活率和活性升高。2、缺氧后早期,体外培养新生大鼠心肌细胞微管网状结构破坏引起糖酵解关键酶(PK、HK和PFK)活性降低,代谢终产物乳酸生成减少,细胞ATP生成减少;而稳定微管网状结构可以在缺氧早期一段时间内升高PK、HK和PFK的活性,促进细胞能量生成。3、缺氧后早期,体外培养新生大鼠心肌细胞微管网状结构破坏使HIF-1α蛋白表达及入核表达均减少。微管稳定剂和高表达微管相关蛋白4可稳定缺氧心肌细胞微管网状结构,上调HIF-1α蛋白含量及入核表达;微管解聚剂和下调微管蛋白表达则可加重缺氧心肌细胞微管结构破坏,HIF-1α蛋白含量及入核表达减少更明显。而且HIF-1α蛋白表达的增加发生在转录后水平。结论微管结构变化通过调节HIF-1α可影响缺氧心肌细胞早期糖酵解。稳定微管结构可促进HIF-1α入核表达并提高HIF-1α蛋白含量,提高厌氧糖酵解关键酶活性和能量生成,表明微管结构变化通过调节HIF-1α影响缺氧心肌细胞早期糖酵解,这为临床改善缺氧早期细胞能量代谢提供了潜在的治疗靶点。