背景心肌肥大是指心脏因容量和(或)压力负荷增加而致心肌细胞体积增大,核内基因如心房利钠肽(ANP)、B型利钠肽(BNP)、β-肌球蛋白重链(β-MHC)等表达增多,心肌肥大如果由代偿期进展为为失代偿期,使心肌的功能不能长期维持正常功能而导致心力衰竭的发生,探究心肌肥大的发生发展机制对延缓心力衰竭的进展具有重要的临床意义。骨形成蛋白4(bone morphogenetic protein 4,BMP4)作为信号分子,也是转化生长因子-β超家族中的一员,目前对于骨形成蛋白4的研究不仅在胚胎发育、骨组织形成发育、促进骨痂形成、内耳神经纤维发育等方面有诱导和促进作用,而且可以诱导病理性心肌肥厚,具体调节机制尚不明确。因此在本实验中我们对H9c2心肌细胞肥大与PI3K-Akt通路及自噬关系作一探讨。目的探讨骨形成蛋白4(BMP4)通过磷脂酰肌醇3-蛋白激酶B(PI3K-Akt)通路和自噬诱导H9c2心肌细胞肥大的机制。方法首先培养大鼠心肌细胞株H9c2。随机选取状态良好的H9c2心肌细胞,用含有1%胎牛血清、双抗的DMEM培养基饥饿细胞24h,24h后用不同的药物作用于细胞,随机将培养的H9c2分为四组:(1)正常对照组(2)BMP4处理组(50ng/ml)(3)PI3K抑制剂LY294002(25μM)预处理120min,再行BMP4刺激(50ng/ml)组(4)自噬抑制剂3MA(10mmol/L)预处理120min,再行BMP4刺激(50ng/ml)组。观察以50ng/ml的BMP4作用不同时间(0、1h、4h、8h、12h、24h)后H9c2心肌细胞Akt蛋白磷酸化的表达变化。各组分别使用相应因素干预48h小时后进行检测相应指标。倒置显微镜仔细观察细胞形态大小,用显微镜取照,Image J软件检测分析各组细胞表面积,各组细胞用细胞刮刮取蛋白后用BCA方法测定细胞总蛋白含量及单细胞蛋白含量,Western blot测定P-PI3K和PI3K、Akt和P-Akt、平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)、心肌肥大标志物脑钠肽BNP(Brain natriuretic peptide),自噬相关蛋白LC3的蛋白表达。结果1.与对照组相比,BMP4组细胞面积(593.73±53.70);蛋白含量(214.21±19.22)BNP(1.45±0.12);LY294002+BMP4组细胞面积(256.41±51.31);蛋白含量(134.73±13.83);BNP(0.45±0.10)减少了心肌细胞面积的增加(P<0.05)。2.BMP4增加了心肌肥大时的自噬相关蛋白LC3含量(P<0.01)的表达,而自噬抑制剂3MA、PI3K/Akt抑制剂LY294002能降低BMP4的作用(P<0.05)。3.与对照组相比,BMP4诱导1小时后P-Akt水平升高(P<0.01)。3MA、LY294002处理后,能够减弱BMP4诱导的P-PI3K、P-Akt的活化(P<0.05)。BMP4诱导48h后BNP、α-SMA表达增高(P<0.01)。结论1.骨形成蛋白4(BMP4)能增加H9c2心肌细胞表面积、促进蛋白合成量,并上调心肌细胞胚胎基因BNP、α-SMA的表达。2.自噬抑制剂3MA能够减弱BMP4诱导的心肌肥大。3.PI3K/Akt抑制剂LY294002干预处理后能减弱骨形成蛋白4诱导的心肌肥大。4.骨形成蛋白4(BMP4)可以诱导心肌肥大,可能与通过激活PI3K-Akt通路,增加自噬活性而诱导H9c2心肌细胞肥大。