微管相关蛋白4对缺氧心肌细胞凋亡的调节作用及其机制研究

缺氧作为重要的病理生理因素广泛存在于慢性复杂性心脑血管疾病、高原性疾病状态、严重急性烧（创）伤等多种疾病病程中。如何减少缺氧细胞死亡是研究此类疾病的关键科学问题。凋亡是缺氧细胞死亡的重要形式，线粒体通透性转换孔（mPTP）开放是启动线粒体途径凋亡的关键环节，但其调节机制却不清楚。本项目在既往原创性发现基础上，提出微管相关蛋白4（MAP4）是一种新的mPTP和凋亡调节蛋白的科学假设，拟观察MAP4对缺氧心肌细胞mPTP和凋亡的作用；研究缺氧后MAP4磷酸化改变及其在mPTP和凋亡调节中的作用和机制；探讨MAP4与mPTP相互作用的中间分子和机制。通过研究，旨在证明MAP4是一种新的mPTP和凋亡调节蛋白，磷酸化是其调节缺氧心肌细胞凋亡的重要机制，并初步阐明MAP4与mPTP相互作用的中间分子和机制，为临床防治缺氧细胞凋亡，减轻缺氧组织器官损害提供重要的实验依据。

缺血缺氧细胞凋亡与线粒体通透性转换孔(mPTP)开放密切相关。但调节mPTP导致线粒体依赖性凋亡的分子机制尚未得到证明。我们意外地发现缺氧及其他应激导致磷酸化MAP4的线粒体转位介导了缺氧心肌细胞凋亡。研究证实，在原代培养的乳鼠心肌细胞中，缺氧（1% O2，1-3 h）使微管相关蛋白4（MAP4）微管结合区域内的Ser696, Ser768和Ser787位点磷酸化，促使MAP4从微管蛋白上脱落，并向线粒体上转移。转移到线粒体上的磷酸化MAP4与线粒体内膜上的腺嘌呤核苷酸移位酶（ANT1）结合，并通过增强ANT1与环孢素D（Cyp-D）的相互作用，导致线粒体通透性转换孔(mPTP)开放，线粒体膜电位下降，继而引起促凋亡因子细胞色素C（Cyt-C）释放，Caspase-9途径激活和心肌细胞凋亡。进一步研究证实，法洛氏四联症伴有低氧血症（SO2〈90% ）的患者较氧饱和度正常的患者心肌中的MAP4磷酸化水平显著增加，同时MAP4/ANT1/Cyp-D复合物的形成也显著增加，与心肌细胞的凋亡呈正相关。表明磷酸化MAP4的线粒体转位介导了缺氧心肌细胞凋亡，这可能是干预缺氧心肌细胞凋亡的重要靶点。