平滑肌收缩及表型转换的机制研究

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平滑肌是一种非随意肌,它分布在体内各个中空器官,例如胃肠道,泌尿生殖道,呼吸道以及血管的内壁。产生收缩是平滑肌的基本功能。平滑肌收缩为各个器官的活动提供动力和机械支持力,对保持身体各项机能的稳定起着至关重要的作用。目前对起始平滑肌收缩的机制仍存在争论。有人认为平滑肌收缩依赖肌球蛋白轻链激酶(MLCK)引起的肌球蛋白轻链(RLC)的磷酸化,丙有人认为平滑肌收缩并不依赖RLC的磷酸化,钙离子非依赖性的蛋白激酶和细肌丝调节也可能在其中起重要作用。以往的实验条件限制了我们对这个问题作进一步的阐述。为揭示MLCK在起始平滑肌收缩中的重要性,我们建立了可经他莫西酚诱导,在平滑肌中特异性剔除MLCK的小鼠模型。我们的研究显示在成年小鼠平滑肌中特异性剔除MLCK导致了严重的肠道功能障碍。敲除小鼠表现为消化道扩张,肠道蠕动减弱以及食物摄入量和粪便排泄量减少。另外,敲除小鼠还出现膀胱功能异常及低血压的症状。剔除MLCK的离体平滑肌条对高K+去极化引起的收缩反应消失,同时RLC的磷酸化也消失;可激活钙敏感信号通路的乙酰胆碱(ACh)引起的收缩反应和RLC磷酸化也明显降低。因此我们认为在生理情况下,MLCK及RLC的磷酸化在起始平滑肌收缩过程中起了最核心的作用。钙离子非依赖性的蛋白激酶和细肌丝调节并不能代偿MLCK的功能。  平滑肌的收缩和舒张是通过RLC磷酸化和去磷酸化来调节的。肌球蛋白轻链激酶/肌球蛋白轻链磷酸酶(MLCP)的相对活性决定RLC的磷酸化水平。现在认为轻链磷酸酶靶向亚基(MYPT1)不仅决定了MLCP的特异性,而且可增强MLCP的活性。对于MLCP/MYPT1在调节平滑肌收缩过程中是否具有重要的生理功能,目前还不清楚。于是我们又建立了在平滑肌中特异性剔除MYPT1的小鼠模型。我们的研究显示在小鼠平滑肌中特异性剔除MYPT1可导致消化道扩张,肠道蠕动减弱且不规则。更重要的是,用高K+去极化和ACh刺激MYPT1剔除的离体平滑肌条,可引起维持相收缩的增强,同时伴随RLC的磷酸化水平的升高。我们的结果揭示了MYPT1在调节维持相收缩中的重要功能。平滑肌可分为时相型平滑肌和紧张型平滑肌两种类型。这两种平滑肌呈现出不同的收缩表型,但是目前对决定时相型收缩和紧张型收缩的分子机制尚不清楚。和紧张型平滑肌相比,时相型平滑肌表达较多的MYPT1,而且MLCP的活性较强。我们猜测MYPT1的表达水平可能和平滑肌的收缩表型密切相关。很有意思的是MYPT1缺失引起了肠道平滑肌维持相收缩的增强,导致了肠道平滑肌由时相型收缩向紧张型收缩转变。表明MYPT1很有可能是决定平滑肌收缩表型的重要分子。  综上所述,我们的研究揭示了MLCK和MYPT1在体内真实情况下调节平滑肌收缩的重要作用。MLCK及RLC的磷酸化是起始平滑肌收缩和维持正常胃肠运动所必需的。MYPT1是调节平滑肌维持相收缩的关键分子,可能是决定平滑肌时相型和紧张性收缩的重要因子。
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