TRPM7离子通道在心脏成纤维细胞中分子机制和功能研究

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心脏病在西方社会一直列于致死率首位。心肌纤维化在众多心脏疾病中,如心肌肥厚,心肌梗死,心衰,严重的心律失常和心脏猝死中起着决定的作用。心肌纤维化包括纤维细胞表型的转变,心肌胶原纤维成分不成比例地增多,排列紊乱,心肌间质胶原合成和降低比例失调等多个方面的改变。成纤维细胞占心脏细胞总数2/3。细胞在出生后就丧失了分化和增殖的能力,但是即使在成年心脏中,成纤维细胞在受到刺激后,仍可重新获得增殖的能力,从而在心肌各种病理条件下起作用。在过去的十年当中,许多研究证明心脏成纤维细胞在心肌纤维化相关疾病中起重要作用。研究证实,心脏成纤维细胞中含有Ⅰ型和Ⅲ型胶原mRNA,而心肌细胞中则没有。这些胶原构成了正常心肌的结构网络,同时也参与了病理情况下的心肌间质及血管周围纤维化的发生,以及细胞死亡后替代性疤痕的形成。各种原因导致的心脏成纤维细胞的胶原表达过多可造成心肌纤维化的发生,这是高血压心室肥厚由代偿向失代偿转化的重要病理过程,也是引发心衰的核心环节。因此,体外研究心脏成纤维细胞的胶原合成及表达具有重要的指导价值。   目前已经有一些证据证明Ca2+信号,特别是Ca2+内流在成纤维细胞功能中起了很重要的作用。Ca2+信号传递在各种细胞功能如基因表达,细胞增殖,分化,生长和死亡过程中起相当重要的作用。在心肌纤维化过程中,Ca2+的传递机制仍是未知的。   TRPM7是第一个被发现同时具有通道功能和激酶功能的离子通道。TRPM7L是至今为止在心脏成纤维细胞上发现的唯一具有功能性的Ca2+通透性离子通道,并且TRPM7L具有与TRPM7类似的特点,TRPM7有可能是TRPM7L的分子基础。另外,酸中毒多发生于心肌受损阶段,是一个非常重要的心脏纤维化的启动因子。因此,本课题拟证实TRPM7是否TRPM7L的分子基础,并且从模拟细胞外低pH的角度,探讨由此而引起的心脏成纤维细胞的TRPM7表达变化以及Ⅰ型胶原蛋白合成的变化,以深入研究TRPM7通道在心肌纤维化中的分子作用机制。   目的:   1、弄清TRPM7L是否介导了心脏成纤维细胞酸中毒时Ca2+的信号传导以及TRPM7是否是TRPM7L的分子基础;   2、弄清在心脏纤维化过程中TRPM7是否被酸中毒条件所调节。   3、阐明TRPM7在缺血和心肌受损引起的纤维化中的作用,包括成纤维细胞TRPM7表达变化及Ⅰ型胶原表达的变化。   方法:取原代新生SD-大鼠心脏成纤维细胞常规培养于含15%胎牛血清的DMEM培养基中,培养条件为37℃,饱和湿度,5%CO2。每2-3天用0.25%的胰酶消化传代。传到3-5代即可使用。   1、细胞鉴定。   2、MTT检测法检测酸性刺激对于成纤维细胞增殖的影响。   3、膜片钳测定不同pH值酸性刺激下心脏成纤维细胞TRPM7L电流变化。   4、膜片钳分别测定转染TRPM7及敲低TRPM7的HEK293细胞的TRPM7电流变化   5、膜片钳分别测定野生型及用敲低TRPM7的siRNA做RNA干扰后心脏成纤维细胞TRPM7L电流变化。   6、用Real-time PCR以及Western blot检测酸性刺激对于成纤维细胞内的TRPM7表达的影响。   7、用ELISA测定酸性刺激对于成纤维细胞分泌Ⅰ型胶原蛋白的影响。   8、用iRNA干扰,瞬时敲低成纤维细胞表达TRPM7,然后分别用ELISA测定敲低后成纤维细胞Ⅰ型胶原蛋白的分泌情况和膜片钳检测细胞微电流的变化。   结果:   1、酸性刺激能够抑制心脏成纤维细胞增殖。   2、在酸性刺激下,心脏成纤维细胞TRPM7L电流明显变化。   3、野生型对比敲低TRRM7 HEK293细胞的TRPM7电流变化与野生型对比敲低TRPM7 siRNA处理的心脏成纤维细胞的TRPM7L电流变化相同,提示TRPM7可能是TRPM7L的分子基础。   4、酸性刺激能够增加TRPM7在成纤维上的表达(RNA水平和蛋白质水平)。   5、酸性刺激能够增加成纤维细胞分泌的Ⅰ型胶原蛋白量。   6、敲低TRPM7后,在同样的酸性刺激情况下,ELISA检测Ⅰ型胶原蛋白含量降低。   结论:野生型对比敲低TRPM7 HEK293细胞的TRPM7电流变化与野生型对比敲低TRPM7 siRNA处理的心脏成纤维细胞的TRPM7L电流变化相同,提示TRPM7可能是TRPM7L的分子基础。因此,TRPM7有可能调节心肌成纤维Ca2+的信号传导。另外,在酸中毒下,心脏成纤维细胞内TRPM7以及Ⅰ型胶原蛋白表达增加,而敲低TRPM7后,在同样刺激条件下成纤维细胞的Ⅰ型胶原蛋白表达含量降低。结果初步表明TRPM7可能在心肌纤维化等病理情况中起到了一定的调控作用,是治疗心肌纤维化等疾病的潜在靶点。
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