牛磺酸在大鼠急性心肌缺血模型中心肌保护作用的机制研究

【摘要】背景急性心肌缺血是目前最为常见的致死性心血管疾病。尽管目前的再灌注治疗能够部分挽救心肌缺血、顿抑心肌,但已损伤心肌的修复困难加上缺血再灌注引起的新的心肌损伤使得即使接受再灌注治疗的患者仍然会有一部分出现心力衰竭和左心室重构。因此在给予再灌注治疗的同时给予心肌保护药物可能会起到锦上添花的作用。牛磺酸(Taurine,Tau)在机体内是含量最丰富的游离氨基酸,能够通过抑制细胞凋亡、稳定细胞膜、抗脂质过氧化损伤、清除氧自由基、调节细胞渗透压、维持细胞内钙稳态等可能的机制保护心肌细胞。牛磺酸通过细胞膜上的牛磺酸转运体(taurinetransporter,TAUT)进行转运,TAUT对于维持细胞内牛磺酸的高浓度起着至关重要的作用。冠脉搭桥手术以及高血压可以引起心肌细胞内牛磺酸含量的减少,其具体机制尚不清楚。那么在急性心肌缺血的的病理状态下,心肌细胞内的牛磺酸水平会不会发生改变,补充外源性的牛磺酸能否提升细胞内的牛磺酸水平从而达到对心肌细胞的保护作用,本研究旨在对上述问题进行探索,并且进一步深入探究其可能的机制,为牛磺酸在临床中的应用打下理论基础。方法构建大鼠急性心肌缺血模型,并给与外源性补充牛磺酸治疗,观察缺血后不同时间点心肌组织中牛磺酸含量的改变以及补充牛磺酸能否增加细胞内的牛磺酸含量,并探究具体的机制。利用H9C2细胞株进行体外实验,观察不同缺糖和缺氧时间点心肌细胞内牛磺酸含量的改变,以及不同浓度牛磺酸治疗对于缺糖缺氧损伤的心肌细胞内牛磺酸含量和细胞凋亡的影响,并进一步探究牛磺酸浓度改变的可能机制。结果急性心肌缺血引起心肌组织结构的破坏,导致心肌细胞凋亡的增加,外源性补充牛磺酸能够减少缺血引起的心肌组织的结构破坏和心肌细胞的凋亡,改善缺血引起的心脏功能减弱。心肌细胞在缺糖和缺氧30mmin后即出现细胞凋亡的增加和增殖的减少,补充低剂量牛磺酸能减少缺氧引起的心肌细胞凋亡并逆转缺糖和缺氧导致的心肌细胞增殖减少。低剂量牛磺酸预处理减弱了缺糖引起的细胞氧化应激,抑制了缺糖诱导的心肌细胞线粒体膜电位的破坏,减弱了缺糖诱导的ER/SR介导的凋亡通路,并减少了缺糖诱导的UPR相关蛋白表达的增加。急性心肌缺血大鼠心肌组织内的牛磺酸浓度较对照组明显减少,大鼠血浆中的牛磺酸浓度明显增加,外源性补充牛磺酸能够增加心肌组织中的牛磺酸浓度。急性心肌梗塞患者血浆中的牛磺酸浓度也较对照组明显升高。体外实验显示低剂量牛磺酸逆转缺糖和缺氧引起的心肌细胞内牛磺酸含量的降低。急性心肌缺血大鼠建模2h后心肌细胞内CDO表达较对照组有所减少,建模0.5h和2h后CSD表达以及建模0.5h后CDO表达均没有变化,缺糖损伤的心肌细胞在缺糖60mmin后CDO和CSD表达都有所减少,而缺氧损伤的心肌细胞在不同缺氧时间点CDO和CSD的表达都没有变化。急性心肌缺血大鼠心肌细胞TAUT的表达明显下调,外源性补充低剂量牛磺酸能够明显上调TAUT的表达。体外实验显示缺糖和缺氧损伤下调心肌细胞TAUT的表达,而低剂量牛磺酸预处理能够上调TAUT的表达。利用TAUT过表达以及TAUT敲低的心肌细胞证实了TAUT表达的高低对于细胞内牛磺酸浓度的影响以及对于细胞增殖能力的影响。低剂量牛磺酸上调TAUT表达的机制可能与其逆转了缺血缺氧引起的TAUT上游的调节基因TonEBP表达的下降有关。结论：急性心肌缺血以及缺糖缺氧损伤时心肌细胞内牛磺酸含量在缺血以及缺糖缺氧损伤早期(30min)即明显减少,这可能与急性心肌缺血和缺糖缺氧损伤下调心肌细胞内TonEBP表达从而下调心肌细胞TAUT表达有关,TAUT表达的下调减少了牛磺酸向心肌细胞内的转运。外源性补充低剂量牛磺酸对于急性心肌缺血的大鼠心肌细胞和缺糖缺氧损伤下的心肌细胞有保护作用,明显减少心肌细胞的凋亡。外源性补充低剂量牛磺酸明显增加了心肌细胞内牛磺酸的含量,这可能是通过上调心肌细胞内TonEBP的表达从而上调TAUT的表达,使得牛磺酸向心肌细胞内的转运明显增加。应用价值：本研究阐明了急性心肌缺血的病理状态下,心肌细胞内牛磺酸含量的变化,提出了心肌细胞内牛磺酸浓度可能成为急性心肌梗塞的一个新的诊断指标。并验证了外源性补充低剂量牛磺酸对于心肌细胞的保护作用,且解释了外源性补充低剂量牛磺酸增加心肌细胞内牛磺酸含量的可能机制,为牛磺酸早日在临床上使用以及其使用剂量提供了理论依据。创新点：首次发现不同浓度的牛磺酸对于心肌细胞TAUT表达有着不同的调节功能。首次提出心肌细胞内牛磺酸浓度有望成为急性心肌梗塞的早期诊断指标。
【作者】张悦；
【导师】葛均波；
【作者基本信息】复旦大学，内科学，2013，博士
【关键词】牛磺酸；牛磺酸转运体；急性心肌缺血；缺氧；

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