心脏促离子型谷氨酸受体功能的研究

论文摘要

谷氨酸（glutamate，Glu）是中枢神经系统内含量最高、作用最广泛的兴奋性神经递质，与脑内的多种生理功能及病理改变有关。Glu作为神经递质，其生物学作用是由谷氨酸受体介导的。谷氨酸受体可分为促代谢型（简称代谢型）和促离子型（简称离子型）两大类。1．促代谢型谷氨酸受体（metatropic glutamate receptors，mGluRs），是一类G蛋白耦联受体。2．促离子型谷氨酸受体（iontropic glutamate receptors，iGluRs），是一类具有离子通道功能的受体，根据其选择性激动剂的不同，已鉴定的iGluRs有三种，即N-甲基-D-门冬氨酸（NMDA）受体，α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸（AMPA）受体和红藻氨酸（KA）受体。目前有关谷氨酸受体的大部分研究主要集中在中枢神经系统，而对于外周组织谷氨酸受体的功能则很少研究。近年来发现，谷氨酸受体在外周组织器官也有广泛表达，如心脏、胰腺、肺、味蕾、角质形成细胞和耳蜗等，其中心脏谷氨酸受体的生理及病理生理学作用目前极少研究。我们在预实验中发现，心肌梗塞（myocardial infarction，MI）后心脏交感神经再生可诱发iGluRs表达上调，提示iGluRs可能与MI后的心律失常发生有关。心源性猝死（sudden cardiac death，SCD）是指由心脏疾患导致的突然意外死亡，以冠心病特别是心肌梗塞（myocardial infarction，MI）患者发生机率较高。关于SCD的触发机制，目前提出了多种学说，并进行了不同程度的研究论证，其中交感神经张力增高的致心律失常作用受到了高度关注。Cao等的研究提示心肌梗塞（梗塞区心脏神经纤维亦同时坏死）后神经（包括交感神经）再生导致的交感神经分布密度异常可能是这些病人发生室性心律失常及SCD的重要原因之一。其中交感神经再生如何诱发心律失常，是目前研究的热点。本研究的焦点是iGluRs在交感神经诱发心律失常的过程中究竟扮演了什么角色。本工作主要通过在体和离体实验，从整体、器官、细胞和分子水平研究了iGluRs在心肌的分布和病理生理作用，主要想回答以下问题：1)陈旧性MI时心交感神经芽生（sympathetic nerve sprouting）是否诱导iGluRs表达上调?2)心肌细胞iGluRs表达上调或被激动后有何生物学效应?后者是否会引发心肌细胞有利于心律失常发生的病理生理变化?iGluRs是否是诱发SCD的一个危险因素?基于上述考虑，本工作在第一部分实验中，以内源性神经生长因子（NGF）合成刺激剂4-甲基邻苯二酚（4-Methylcatechol，4-MC）刺激心交感神经芽生，观察心交感神经芽生及MI对心肌iGluRs表达的影响。结果表明，1)心交感神经芽生模型组动物心肌组织中NMDA和AMPA受体表达明显增加；2)NMDA和AMPA对心肌电生理稳定性有不良影响，可促进室颤（VF）和室性心动过速（VT）的发生；3)心交感神经芽生后心肌细胞有明显凋亡或坏死现象。基于在体实验结果，我们在后续研究中采用原代培养的心肌细胞观察了iGluRs激动剂对培养心肌细胞的作用。结果发现，NMDA可诱导心肌细胞凋亡，其信号通路可能是：NMDA→细胞钙超载→活性氧产生增加→线粒体功能降低→线粒体细胞色素C释放增加→激活Caspase蛋白家族→细胞凋亡。我们同时发现，AMPA在有CYZ（AMPA受体脱敏阻断剂）存在的情况下也可以诱导心肌细胞凋亡，但与NMDA不同的是AMPA诱导的心肌细胞凋亡过程中似乎没有线粒体膜电位的降低。综合上述结果，我们初步得出以下结论：慢性MI及心交感神经芽生时Glu-iGluRs信号系统对心脏功能和心律的正常维持发挥了有害作用。MI及心交感神经芽生的大鼠心肌组织中iGluRs表达明显上调，后者使得心脏对Glu的敏感性增高，从而导致Glu对心肌细胞产生毒性作用，包括心肌细胞氧化应激损伤、线粒体功能降低和凋亡或坏死的发生。这些效应发生后，将对心脏泵功能及电生理的稳定性产生负面效应，从而诱发心功能减退，心律失常和猝死。因此，iGluRs可看作是一种新的心源性猝死的危险因素。抑制iGluRs介导的心脏有害效应对防治慢性MI病人发生心律失常和猝死可能有潜在价值。

论文目录

• 目录
• 英文名词缩写
• 主要仪器设备
• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一部分 心交感神经芽生及慢性MI时iGIuRs表达的变化及对心肌的影响
• 内容提要
• 前言
• 材料和方法
• 结果
• 讨论
• 第二部分 NMDA受体激动诱发心肌细胞凋亡
• 内容提要
• 前言
• 材料和方法
• 结果
• 讨论
• 第三部分 AMAP受体与心肌细胞凋亡的关系
• 内容提要
• 前言
• 材料和方法
• 结果
• 讨论
• 参考文献
• 文献综述
• 综述一
• 综述二
• 附录:硕士期间工作
• 个人简历
• 致谢