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一些心血管疾病如扩张性心肌病、高血压性心肌病、冠状动脉硬化性心脏病等是严重危害人们健康的常见病、多发病，这些疾病往往引起心肌细胞的凋亡、细胞数目减少，最终导致心衰。 。本实验用转基因的方法在分离培养的成年大鼠心肌细胞上，研究了β1-和β2-肾上腺素受体对心肌细胞的收缩功能及凋亡的影响，初步探讨了β1-和β2-肾上腺素受体对心肌细胞的收缩功能及凋亡影响的机制。主要内容概括如下：1-成年大鼠心肌细胞的分离与培养为进行成年大鼠心肌细胞收缩功能与凋亡研究，首先必须获得高产量与高质量的心肌细胞。SD大鼠(体重200-250g)麻醉后，迅速取出心脏，快速连接于Langendorff装置上、主动脉插管并进行灌流。首先用Kreb液灌5分钟，无钙液灌5分钟， 培养基为无血清的DulbeccosmodifiedEaglesmedium(DMEM)，培养24小时后的心肌细胞形态结构清晰；给予1.2mM钙加100nM异丙肾上腺素(ISO，β-ARs激动剂)和电刺激频率0.5Hz刺激下，心肌细胞收缩幅度在12-14％之间，收缩功能稳定。这些结果表明，采用本方法可获得高产量与高质量的大鼠心肌细胞，且具有简单有效、经济的特点。
2.β1和β2-肾上腺素受体过表达对成年大鼠心肌细胞收缩功能的影响
本实验旨在探讨β1-和β2-肾上腺素受体表达对成年大鼠心肌细胞收缩功能的影响。心肌细胞以每孔1×104个置入12孔培养板培养，培养基为DMEM，培养1h后，实验分为正常对照组、ICI118,551组、CGP20712A组、β1-AR+ICI组、β2-AR+CGP组。正常对照组为空白对照；β1-AR+ICI组加入以腺病毒为载体的人β1-肾上腺素受体基因(100M0I)，β2-AR+CGP组加入以腺病毒为载体的人β2-肾上腺素受体基因(100MOI)，培养24h后，分别取出每组中的11孔细胞用westernblot法测定β1-和β2-肾上腺素受体表达情况；ICI组与β1-AR+ICI组分别加入ICI(55nM)以阻断β2-AR，CGP组与β2-AR+CGP组分别加入CGP(300nM)以阻断β1-AR，2h后分别测定每组的单个心肌细胞的收缩功能。测定指标：心肌细胞收缩幅度(％)、收缩时间(time-to-peakcontraction，TTP)、舒张50％时间(time-to-50％relaxationR50)和舒张100％时间(time-to-100％relaxation，R100)。实验结果表明，与正常对照组比较，CGP组心肌细胞的收缩幅度(3.86±1.08％)明显下降(正常对照组：12.61±1.88％)(P＜0.01)，TTP(79.44±12.21ms)明显减少(正常对照组：95.21±16.15ms)(P＜0.05)；而ICI组心肌细胞的收缩幅度(12.19±2.16％)下降不明显，TTP略有减少(89.67±18.62ms)没有统计学意义；所有组间R50和R100变化不明显。腺病毒转染24h后β1-或β2-肾上腺素受体表达明显增多(P＜0.01)，与ICI组比较，β1-AR+ICI组心肌细胞的收缩幅度增强不明显(12.47±1.09％)，TTP(90.28±14.46ms)基本没有变化；与CGP组比较，β2-AR+CGP组心肌细胞的收缩幅度(7.99±0.85％)明显增强(P＜0.01)，TTP(94.22±15.51ms)明显延长(P＜0.05)，但所有组间R50和β100变化不明显。以上结果提示，心肌细胞过表达β2-肾上腺素受体后，能明显增强心肌细胞的收缩功能，心肌细胞过表达β1-肾上腺素受体后，对心肌细胞的收缩功能影响不大。
3.β1-和β2-肾上腺素受体过表达对成年大鼠心肌细胞存活率及Bcl-2、Bax蛋白表达的影响
研究表明：心肌细胞凋亡参与心衰的发生、发展。本实验旨在探讨β1-AR鼠心肌细胞，且具有简单有效、经济的特点。
2.β1-和β2-肾上腺素受体过表达对成年大鼠心肌细胞收缩功能的影响本实验旨在探讨β1-和β2-肾上腺素受体表达对成年大鼠心肌细胞收缩功能的影响。心肌细胞以每孔1×104个置入12孔培养板培养，培养基为DMEM，培养1h后，实验分为正常对照组、ICI118,551组、CGP20712A组、β1-AR+ICI组、β2-AR+CGP组。正常对照组为空白对照；β1-AR+ICI组加入以腺病毒为载体的人β1-肾上腺素受体基因(100MOI)，β2-AR+CGP组加入以腺病毒为载体的人β2-肾上腺素受体基因(100MOI)，培养24h后，分别取出每组中的11孔细胞用westernblot法测定β1-和β2-肾上腺素受体表达情况；ICI组与β1-AR+ICI组分别加入ICI(55nM)以阻断β2-AR，CGP组与β2-AR+CGP组分别加入CGP(300nM)以阻断β1-AR，2h后分别测定每组的单个心肌细胞的收缩功能。测定指标：心肌细胞收缩幅度(％)、收缩时间(time-to-peakcontraction，TTP)、舒张50％时间(tjme-to-50％relaxation，R50)和舒张100％时间(time-to-100％relaxation，β100)。实验结果表明，与正常对照组比较，CGP组心肌细胞的收缩幅度(3.86±1.08％)明显下降(正常对照组：12.61±1.88％)(P＜0.01)，TTP(79.44±12.21ms)明显减少(正常对照组：95.21±16.15ms)(P＜0.05)；而ICI组心肌细胞的收缩幅度(12.19±2.16％)下降不明显，TTP略有减少(89.67±18.62ms)没有统计学意义；所有组间R50和β100变化不明显。腺病毒转染24h后β1-或β2-肾上腺素受体表达明显增多(P＜0.01)，与ICI组比较，β1-AR+ICI组心肌细胞的收缩幅度增强不明显(12.47±1.09％)，TTP(90.28±14.46ms)基本没有变化；与CGP组比较，β2-AR+CGP组心肌细胞的收缩幅度(7.99±0.85％)明显增强(P＜0.01)，TTP(94.22±15.51ms)明显延长(P＜0.05)，但所有组间R50和β100变化不明显。以上结果提示，心肌细胞过表达β2-肾上腺素受体后，能明显增强心肌细胞的收缩功能，心肌细胞过表达β1-肾上腺素受体后，对心肌细胞的收缩功能影响不大。
3.β1-和β2-肾上腺素受体过表达对成年大鼠心肌细胞存活率及Bcl-2、Bax蛋白表达的影响
研究表明：心肌细胞凋亡参与心衰的发生、发展。本实验旨在探讨β1-AR和β2-AR过表达对成年大鼠心肌细胞凋亡及Bcl-2、Bax蛋白表达的影响。本实验通过ISO诱导心肌细胞发生凋亡，建立心肌细胞凋亡模型，在此基础上用腺病毒转入β1-AR或β2-AR基因，倒置显微镜下计数心肌细胞的杆状率；采用westernblot检测β1-AR或β2-AR表达、Bcl-2和Bax的蛋白表达水平。实验分为正常对照组、ICI组、CGP组、ISO组、β1-AR+ICI+ISO组和β2-AR+CGP+ISO组。心肌细胞以每孔1×104个加入12孔培养板培养，培养基为DMEM，培养1h后，正常对照组为空白对照；β1-AR+ICI+ISO组加入以腺病毒为载体的β1-肾上腺素受体基因(100MOI)，β2-AR+CGP+ISO组加入以腺病毒为载体的β2-肾上腺素受体基因(100MOI)，1h后，ICI组与β1-AR+ICI+ISO组分别加入ICI(55nM)以阻断β2-AR，CGP组与β2-AR+CGP+ISO组分别加入CGP(300nM)以阻断β1-AR，再过1h后ISO组、β1-AR+ICI+ISO组和β2-AR+CGP+ISO组各加入10μM的ISO(异丙肾上腺素)。培养24h后，分别取出每组中的11孔细胞用westemblot法测定β1-和β2-肾上腺素受体以及Bcl-2、Bax蛋白表达情况，然后用显微镜计数每组心肌细胞的杆状率(作为心肌细胞的存活率)。实验结果表明，与正常对照组比较，ISO组心肌细胞的存活率(8.22±2.96％)明显下降(正常对照组：32.74±12.92％)(P＜0.01)；与ISO组比较，β1-AR+ICI+ISO组心肌细胞的存活率(2.23±1.01％)明显下降(P＜0.01)，而β2-AR+ICI+ISO组心肌细胞的存活率(35.79±6.75％)明显升高(P＜0.01)，达到正常对照组心肌细胞的存活率。Westernblot检测结果显示，与正常对照组比较，ISO组和β1-AR+ICI+ISO组心肌细胞Bcl-2蛋白表达明显减少(P＜0.01)，而β2-AR+ICI+ISO组心肌细胞Bcl-2蛋白表达明显增多(P＜0.01)，与正常对照组Bcl-2蛋白表达水平相似。但所有组的Bax蛋白表达水平没有区别。以上结果提示，β1-AR过表达能促进心肌细胞发生凋亡，而β2-AR过表达对心肌细胞起到抗凋亡作用。
综上所述，用转基因的方法使正常心肌细胞过表达β2-肾上腺素受体，不仅能增强心肌细胞的收缩功能，还能对心肌细胞有保护作用；用转基因的方法使正常心肌细胞过表达β1-肾上腺素受体，不仅不能增强心肌细胞的收缩功能，还能对心肌细胞有损伤作用。