外源性牛磺酸对大鼠急性心肌缺血模型心肌细胞的保护作用及研究机制

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心肌缺血是临床中常见的危及人类生命和健康的症状之一,它会对心脏带来许多不利的影响,如会引起心力衰竭、心绞痛等临床表现。世界卫生组织预测,至2020年,以心力衰竭及及脑卒中为代表的心脑血管疾病将会成为全球第一位致死及致残的原因。牛磺酸(taurine,Tau),又称为β-氨基乙磺酸,是哺乳动物体内含量最丰富的游离氨基酸。其在心脏、大脑等组织器官中含量很丰富。胞内高浓度的牛磺酸对组织具有多重的保护作用,如:维持钙稳态、抗氧化应急等。哺乳动物体内合成牛磺酸的主要场所是肝脏,心肌细胞合成牛磺酸的能力非常有限,因此心肌细胞中高浓度的牛磺酸主要是通过牛磺酸转运体(taurine transporter,TauT)进行外源性摄取。然而,在急性心肌缺血损伤中,外源性牛磺酸是怎样通过牛磺酸转运体进入心肌细胞,从而发挥其生理学功能的研究却鲜有报道。本研究旨在探讨,外源性牛磺酸参与抑制急性心肌缺血所导致的线粒体氧化应激及内质网应激,并探讨缺血情况下牛磺酸转运体的转录调控机制。  第一部分外源性Taurine对缺血心肌组织及缺糖心肌细胞的保护作用  目的:探讨外源性牛磺酸对急性心肌缺血心肌组织及早期缺糖损伤的心肌细胞的保护作用。  方法:临床采集急性心肌梗塞患者血样、实验动物SD大鼠行左前降支冠脉结扎获得急性心肌缺血模型、大鼠心肌细胞株(H9c2 cell line)进行缺糖培养,通过高效液相色谱(HPLC)法检测血浆及细胞中牛磺酸的含量;通过CCK-8法检测早期缺糖损伤对心肌细胞活力的影响;通过TUNEL染色检测急性心肌缺血时,心肌细胞的凋亡情况;通过HE染色检测急性心肌缺血对心肌组织的影响;心超检测急性心肌缺血对大鼠心功能的影响。并在此基础上,通过外源性牛磺酸进行预保护,探讨外源性牛磺酸对急性心肌缺血心肌组织及缺糖心肌细胞的保护作用。  结果:HPLC法检测到,缺血/缺糖损伤可显著降低心肌细胞内牛磺酸的含量,增加血浆中牛磺酸的含量;早期缺糖可显著降低心肌细胞的活力,急性心肌缺血可导致心肌细胞凋亡的增加及心肌组织结构的破坏,外源性给予牛磺酸心肌预保护后可显著增加心肌细胞的活力,减少缺血引起的细胞凋亡并改善心肌细胞间间隙增加的现象;同时,心超结构显示,给予牛磺酸治疗后,可改善缺血引起的大鼠心功能减弱的现象。  结论:外源性牛磺酸对缺血/缺糖心肌细胞及心肌组织有保护作用,这种作用是通过牛磺酸入胞而实现的。  第二部分外源性牛磺酸对缺血/缺糖心肌线粒体及内质网的保护作用  目的:检测给予外源性牛磺酸预保护后,线粒体氧化应激及内质网应激的改善情况。  方法:构建缺血心肌模型及缺糖损伤细胞模型;通过荧光探针、免疫组化等方法检测了外源性牛磺酸对缺血心肌组织及缺糖心肌细胞线粒体的保护作用;通过RT-PCR、免疫印迹及定量PCR等手段检测了外源性牛磺酸对缺糖心肌细胞内质网的保护作用。  结果:外源性给予牛磺酸预保护心肌细胞后,可显著降低ROS、MDA及游离钙离子水平;可显著抑制了线粒体膜电位的崩解;在心肌组织和心肌细胞中,外源性牛磺酸均降低了Bax与Bcl-2的比值,从而保护心肌细胞免受线粒体氧化应激的损伤。在内质网方面,Taurine通过抑制UPR通路,抑制Caspase-12的激活,抑制XBP1的剪切,从而抑制了缺糖损伤诱导的内质网应激。  结论:外源性牛磺酸抑制缺血/缺糖诱导的心肌线粒体氧化应激及内质网应激。  第三部分缺血/缺糖损伤时,TonEBP对Taut基因表达的调控  目的:探讨早期缺血/缺糖损伤时TonEBP对TauT基因表达的调控。  方法:激光扫描共焦检测TauT蛋白在H9c2细胞上的定位;培养细胞进行缺血/缺糖损伤,荧光定量PCR免疫印迹反应及免疫组化反应检测TonEBP及TauT的表达;外源性加入牛磺酸预保护12h后,荧光定量PCR及免疫印迹反应检测TonEBP及TauT的表达,免疫印迹反应检测TonEBP的入核。  结果:激光扫描共聚焦结果显示TauT蛋白定位在H9c2细胞的细胞膜上;早期缺血损伤时,TonEBP及TauT在mRNA及蛋白水平上的表达均有所下调;外源性加入牛磺酸预保护后,TauT的表达有所上调,此时TonEBP的表达没有明显变化却发生了入核。  结论:外源性牛磺酸给予心肌细胞预保护,上调TauT的表达时通过TonEBP的入核作用实现的。
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