低钾加重缺血/再灌注心肌损伤的新机制：CaMKⅡδ信号通路的角色

心血管疾病的死亡率在我国居各类重大疾病前列，缺血再灌注损伤是导致心源性死亡发生的重要因素。最新研究表明低钾与缺血再灌注心肌损伤密切相关，但其具体的分子机制仍待进一步探讨。我们的前期研究发现低钾可引起缺血再灌注期间胞内钙超载，并导致心脏功能下降。本研究在前期研究基础上拟以CaMKⅡδ信号通路为切入点，从心脏功能、心肌梗死面积测定、蛋白合成与基因表达多个层次，观察低钾对缺血再灌注心脏损伤的影响；并在大体及细胞水平观察探讨CaMKⅡδC和CaMKⅡδB-HSF1-HSP72等信号转导通路在低钾心肌损伤中的作用，揭示CaMKⅡδ信号通路调节低钾心肌损伤的分子机制，为血管损伤保护提供新的药物靶点和治疗策略。

胞内钙超载是缺血再灌注心肌的重要病理生理现象，其轻重程度受低钾等多因素的影响，细胞损伤机制尚未阐明。本课题探讨钙调蛋白依赖性蛋白激酶II（CaMK II）与钙蛋白酶（calpain）在钙超载心肌损伤中的作用，以及谷氨酸对钙超载性心肌损伤的影响。主要结果：（1）将灌流液K+浓度由正常的5.9 mM 降至3.1 mM后，缺血再灌注所致的心肌死亡面积显著增大，心功能恢复差；再灌注早期给予含0.5 mM Ca2+的KH液、2.5 uM KN-93（钙调蛋白依赖性蛋白激酶II抑制剂）后，低钾组的心功能恢复显著改善，心肌死亡面积缩小，与相应的正常钾组相比无统计学差异。（2）与假手术组相比，缺血再灌注组左心室出现明显的梗死灶，血清LDH活性显著增加，心肌组织切片可见大量TUNEL染色阳性细胞，组织caspase 3 的活性显著增加；缺血前5 min颈静脉快速推注MDL28170（3.0 mg/kg b.w.）可显著缩小梗死面积，降低血清LDH的活性，减少细胞凋亡指数，抑制caspase 3 的活化；（3）与对照组相比，钙反常（无钙KH液和有钙KH液的先后灌注）使得 LVDP 降为0，LVEDP显著升高，心肌出现大片坏死，冠脉流出液中LDH含量显著上升；30 mM 谷氨酸显著减轻钙反常性心肌损伤，表现为LVDP 明显恢复，LVEDP显著下降，心肌死亡面积缩小，冠脉流出液中LDH含量下降；缺血再灌注模型可见谷氨酸加快 LVDP 恢复，减小 LVEDP 抬升幅度，减少细胞死亡，抑制钙蛋白酶的活性，减少钙蛋白酶依赖的胞衬蛋白（fodrin）的降解。研究结果提示：细胞外低钾上调胞内Ca2+水平、激活CaMK II，进而加重心肌缺血再灌注损伤；钙蛋白酶是胞内钙超载致缺血再灌注心肌损伤的执行分子；谷氨酸减轻钙超载性心肌损伤，保护缺血再灌注心肌。钙蛋白酶与钙调蛋白依赖性蛋白激酶的关系有待进一步明确。