人體進行力竭運動時,會產(chǎn)生大量氧自由基,導致心肌細胞損傷和線粒體功能紊亂。因此,研究運動氧化應激致心肌線粒體功能調(diào)控對預防運動性心肌損傷非常重要。S100A1是一種鈣結(jié)合蛋白,具有提高心肌收縮力,調(diào)節(jié)血管功能,刺激ATP合成酶活性等作用,與腺苷酸轉(zhuǎn)運蛋白(ANT)結(jié)合,影響線粒體的代謝及凋亡等。但運動氧化應激致心肌損傷后S100A1是否通過ANT調(diào)控心肌線粒體功能尚未見報道。本實驗通過建立運動氧化應激損傷動物模型和離體心肌細胞氧化應激損傷模型,研究S100A1和ANT蛋白在心肌組織中的表達和線粒體的功能變化;采用外源性S100A1干預和敲除S100A1基因研究S100A1對氧化應激心肌線粒體功能的影響及調(diào)控,初步闡釋其對氧化應激心肌線粒體功能調(diào)控機制,為建立運動性心肌損傷防護開辟新思路。主要研究結(jié)果如下:1、S100A1和ANT蛋白在不同大鼠心肌組織中的表達變化以雄性Wistar大鼠為實驗對象,隨機分為力竭運動損傷組(Exhaustion exercise injury,EI)和正常對照組(Normal Control,NC),對EI組進行為期10天的連續(xù)力竭運動訓練。待訓練結(jié)束以后,即刻取大鼠血液和心肌組織,分別進行生化和病理指標檢測。結(jié)果表明:力竭運動后,ROS活性和CK活性顯著高于對照組;SOD活性和GSH-PX含量顯著低于對照組。提示,大鼠力竭運動會導致心肌細胞氧化應激損傷,機體抗氧化能力降低。HE結(jié)果表明,力竭運動會導致大鼠心肌組織呈現(xiàn)空泡變性、心肌間質(zhì)水腫等病理變化。電鏡發(fā)現(xiàn),對照組心肌組織毛細血管通暢,心肌纖維排列整齊,線粒體結(jié)構(gòu)致密,心肌間質(zhì)無明顯滲出。運動損傷后,大鼠心肌組織間質(zhì)滲出明顯,毛細血管擴張,部分心肌細胞破裂,線粒體輕度腫大,心肌纖維及嵴不同程度斷裂,可見局灶性壞死。免疫組化顯示,正常心肌組織中,S100A1和ANT蛋白均勻分布,而損傷心肌組織中S100A1和ANT蛋白明顯減少。Western-Blot結(jié)果表明,與對照組相比,損傷心肌組織中的S100A1和ANT蛋白表達水平降低。2、S100A1蛋白對氧化應激損傷心肌線粒體功能的影響及調(diào)控采用大鼠H9c2心肌細胞為研究對象,以1 mM的H_2O_2干預12 h,成功建立大鼠H9c2心肌細胞氧化應激損傷模型。結(jié)果表明,H_2O_2可誘導大鼠H9c2細胞發(fā)生氧化應激損傷,導致大鼠H9c2心肌細胞存活率降低,并伴有部分H9c2心肌細胞發(fā)生凋亡。外源性S100A1蛋白干預后,H9c2心肌細胞存活率升高。這提示,S100A1蛋白具有降低H9c2心肌細胞氧化應激損傷,抑制細胞凋亡的作用。RT-PCR結(jié)果表明,氧化應激損傷心肌細胞中S100A1、ANT、PGC-1α和Tfam的mRNA含量顯著降低,外源性S100A1蛋白干預后,ANT、PGC-1α、Tfam的mRNA含量顯著升高。Western-Blot結(jié)果表明,氧化損傷后,心肌細胞S100A1、ANT、PGC-1α和Tfam蛋白表達降低。S100A1蛋白干預后,心肌細胞S100A1、ANT、PGC-1α和Tfam蛋白含量表達升高。為了研究S100A1對氧化應激損傷心肌線粒體功能的影響及調(diào)控,我們采用Si-RNAS100A1技術,使心肌細胞S100A1基因沉默,RT-PCR和Western-Blot結(jié)果顯示,敲除S100A1后,心肌細胞S100A1、ANT、PGC-1α和Tfam的基因和蛋白表達降低。提示,S100A1蛋白可能是通過與ANT的相互作用,進而影響PGC-1α及核轉(zhuǎn)錄因子Tfam的表達,發(fā)揮對損傷心肌線粒體功能的影響及調(diào)控作用。綜上所述,力竭運動可致大鼠心肌細胞氧化應激損傷和線粒體功能紊亂,S100A1和ANT蛋白在力竭運動氧化應激損傷大鼠心肌組織中表達降低。建立了H9c2心肌細胞氧化應激模型,給予外源性S100A1蛋白后,H9c2心肌細胞存活率升高,同時ANT、PGC-1α和Tfam的基因和蛋白表達水平升高。敲除S100A1后,H9c2心肌細胞S100A1、ANT、PGC-1α和Tfam的基因和蛋白表達水平降低。提示,S100A1蛋白對氧化應激損傷心肌線粒體功能的影響及調(diào)控,可能是通過S100A1蛋白與線粒體靶標ANT相互作用,介導胞漿ADP和線粒體ATP的交換。ANT蛋白具有促進PGC-1α功能的作用。PGC-1α含量的升高,同時會伴有核轉(zhuǎn)錄因子Tfam的表達增加,進而促進線粒體功能改善,這可能是S100A1蛋白對氧化應激損傷心肌線粒體功能的調(diào)控機制之一。
【學位單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：R87
【部分圖文】：

圖 1.1 S100 蛋白結(jié)構(gòu)示意圖[29]Figure 1.1 The schematic diagram of the structure of S100 protein.2 S100A1 調(diào)節(jié)心肌細胞 Ca2+的平衡受損的肌質(zhì)網(wǎng)（SR）鈣穩(wěn)態(tài)的出現(xiàn)成為了人類心力衰竭（HF）的重要標志。研現(xiàn)，當機體發(fā)生心力衰竭時，心臟中的 S100A1 表達水平降低，首先確認為 S100與心肌肌肉收縮。且 S100A1 可以同結(jié)合位點的結(jié)合物以微摩爾相互結(jié)合。NMR [19]顯示該肽結(jié)合在 S100A1 的鈣離子（Ca2+）依賴性疏水間隙內(nèi)。S100A1 在骨骼肌收縮耦合中起主要作用，通過與蘭諾定受體（RyR）的結(jié)構(gòu)域的特異性相互作用進表明可以使用 S100A1 作為治療心臟和骨骼肌病的潛在手段。在非心臟細胞類型和分離的 SR 囊泡中，S100A1/SERCA2a 共沉淀研究表明 S100 SERCA2a 的結(jié)合導致酶的活性增加，肌質(zhì)網(wǎng)狀（SR）Ca2+的攝取提高，（SR）C荷增強[23,24]。在 SERCA2a 含量減少的人的衰竭心肌細胞中，通過使用腺病毒載體轉(zhuǎn)染的 S100

圖 1.2 A S100A1 對心肌胞內(nèi) Ca2+的調(diào)節(jié)及相互聯(lián)系；B 心肌細胞中 S100A1 靶向結(jié)構(gòu)示意圖[33]Figure 1.2 A The regulation and interrelation of S100A1 on the intracellular Ca2+in the myocardiumB The schematic diagram of the target structure of S100A1 in cardiac myocytes用 β-腎上腺素處理去除 Ca2+的細胞質(zhì)和 SR 后，其細胞質(zhì) Ca2+和肌質(zhì)網(wǎng) Ca2+負荷強，表明 S100A1 不僅表現(xiàn)出部分 β-腎上腺素的功能，而且還具有提高部分 β-腎上腺的功能，增加 RyR2 舒張功能從而降低心律失常[26]。這說明 S100A1 最有可能在 cAM依賴性蛋白激酶 A 和 Ca2+/CaM 鈣調(diào)素依賴性蛋白激酶 II 的下游獨立作用[27]。為了闡明 S100A1 在心臟和骨骼肌中的功能，多個研究已經(jīng)證明去除 S100A1 之后由于受到功能性受損的蘭諾定受體（RyR）的影響導致了肌細胞的分裂減少。通過測肌質(zhì)網(wǎng)囊泡和色氨酸熒光實驗，還確定完整的蘭諾定受體的細胞質(zhì)上有一個與 S100A新的結(jié)合位點，并對應于確定的鈣調(diào)蛋白結(jié)合位點。S100A1 與蘭諾定受體（RyR）磷蛋白/肌質(zhì)網(wǎng)（SR）Ca2+-ATPase 復合物相互作用，并且可能通過與這些蛋白質(zhì)的相作用調(diào)節(jié) Ca2+循環(huán)，導致更快和更穩(wěn)定的肌細胞收縮。RyR2 屬于 RyR 基因家族中的一種，集中分布在心肌細胞質(zhì)膜且靠近于 T 管的內(nèi)部部位，在空間結(jié)構(gòu)上和 L 型 Ca2+通道緊密相連的 Ca2+釋放通道受體[28]。

ven T. Pleger, David M. Harris 等[31]通過利用 S100A1 敲除小鼠（SKO）與）小鼠來研究內(nèi)源性 S100A1 在內(nèi)皮細胞中的影響，發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮細胞中的A1 蛋白積極參與血管調(diào)節(jié)功能，其中 S100A1 敲除小鼠（SKO）的血壓比）小鼠的血壓高 24.1 %，同時與野生型相比，來自 S100A1 敲除小鼠（SK脈對于乙酰膽堿的響應顯著降低，進一步說明 eNOS 的活化降低。S100ASKO）中受損的內(nèi)皮性 NO 產(chǎn)生可以部分歸因于內(nèi)皮細胞（EC）中激動劑]i 減少。因此，內(nèi)皮型 NO 合酶(nitric oxide synthase，NOS)可促進血管內(nèi)皮 穩(wěn)定釋放，而 S100A1 蛋白可通過調(diào)控 Ca2+和蛋白激酶 C 等途徑調(diào)節(jié)內(nèi)皮性，維持血管內(nèi)皮細胞中 NO 的穩(wěn)定。因此，S100A1 蛋白在改善血管疾中的內(nèi)皮功能障礙過程中成為一種新型的治療手段。體血管內(nèi)皮細胞缺乏 S100A1 表現(xiàn)出對 VEGF 和缺氧導致的 NO 減少，并減少，遷移率降低和毛細血管形成受損。隨后的生物化學分析中，VEGF乏 S100A1 的內(nèi)皮細胞中抑制 eNOS Thr495 位點的過度磷酸化，進一步研eNOS Thr495 的磷酸化依賴于 PKC 活性的提高。S100A1 通過提高細胞內(nèi)度，形成 Ca/CaM 復合物與 eNOS 結(jié)合，與 Ca2+靶向結(jié)合和對 PKC 依賴性 eNOS 相互作用已被證明是對局部缺血性血管生成反應不可或缺的先決條

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 高雪梅;張夏麗;陳敏;李潔;羅樂;韓斯嘉;董季;宋振蓉;張軒萍;;白楊素減輕人臍靜脈內(nèi)皮細胞的氧化應激損傷[J];中國臨床藥理學與治療學;2018年09期

2 李貞;張芳霞;馬雅玲;;枸杞多糖對體外培養(yǎng)的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞氧化應激損傷的保護作用[J];寧夏醫(yī)學雜志;2017年03期

3 阮驪韜,曹鐵生,段云友,莊磊,楊一林;慢性高同型半胱氨酸血癥兔的氧化應激損傷[J];中國老年學雜志;2003年02期

4 李旎;李晶;周定耕;王彪;曹衡玉;;穿心蓮內(nèi)酯對乙醇誘導肝細胞氧化應激損傷的作用及機制[J];中南醫(yī)學科學雜志;2017年04期

5 孫華;郭玉珊;翟羽佳;鄭娜;;缺血修飾性白蛋白指數(shù)結(jié)合FTIR技術評估早期糖尿病腎病的氧化應激損傷[J];中國老年學雜志;2014年18期

6 陳敏;孫波;丁新生;柯先金;張云云;曹菁菁;黃素素;;丁基苯酞對大鼠骨髓間充質(zhì)干細胞氧化應激損傷保護機制的研究[J];中風與神經(jīng)疾病雜志;2011年06期

7 王莉;向紅琳;曹建國;楊詠梅;符曉華;鄭興;;染料木黃酮衍生物抗血管內(nèi)皮氧化應激損傷的活性篩選[J];湖南師范大學學報(醫(yī)學版);2009年03期

8 侯紹章;張婷;李媛;伍智慧;;甘草酸對高糖誘導的腎小球系膜細胞氧化應激損傷的影響[J];重慶醫(yī)學;2017年27期

9 劉冰;馬棟;毛鵬飛;袁卓s

本文編號：2819716