PKD-ASK1复合物介导心肌缺血再灌注损伤中CX43蛋白磷酸化的机制研究

心肌缺血再灌注损伤中，缝隙连接处CX43蛋白磷酸化使心肌电冲动传导不耦联是重要的病理特征。反应性氧自由基（ROS）是心肌缺血再灌注损伤的主要因子，它能激活多种激酶致下游底物磷酸化。我们前期研究发现MAP3K家族中凋亡信号调节激酶1（ASK1）在ROS激活下于心肌中高表达，使肌钙蛋白T磷酸化，致心肌收缩力下降，且发现蛋白激酶D（PKD）是ROS介导ASK1活性通路的上游蛋白，PKD、ASK1在ROS诱导下均高表达于心肌缝隙连接处。基于此，本课题进一步研究: 通过检测心肌缺血再灌注模型中PKD、ASK1的激酶活性，观察PKD/ASK1复合物形成及共同介导CX43磷酸化过程，揭示心肌缺血再灌注损伤的分子机理，探索阻断CX43蛋白磷酸化，最终改善心功能的手段，为临床防治心肌缺血再灌注损伤提供新的思路。

在器官移植领域，缺血再灌注损伤是移植科医生和基础研究工作者共同关注的问题，尽管对缺血再灌注的研究非常深入，也有一些相应的干预措施，但是临床器官移植中仍有此类损伤的发生。各种实质性脏器移植中，研究缺血再灌注的模式主要是心脏模型，本研究历时3年，在心肌缺血再灌注损伤中做了较为深入的研究，发现一些损伤机理和有效的干预手段。心肌缺血再灌注损伤中，缝隙连接处CX43蛋白磷酸化使心肌电冲动传导不耦联是重要的病理特征。反应性氧自由基（ROS）是心肌缺血再灌注损伤的主要因子，它能激活多种激酶致下游底物磷酸化。我们的研究发现共包括以下几个方面：首先，在心肌细胞损伤发生时，心肌细胞缝隙连接处有蛋白凋亡信号调节激酶1（ASK1）和凋亡信号调节激酶1（ASK1）的高表达，并表现出激酶活性，更有趣的是这两个蛋白能形成大分子复合物，结合在一起。这个复合物的形成是受于反应性氧自由基（ROS）的驱动，而ROS又是心肌缺血再灌注损伤的主要致病因子，因此，ASK1和PKD形成分子复合物的过程就是心肌心肌缺血再灌注损伤的起始，PKD抑制剂GO6976则能抑制PKD的激酶活性，并阻碍ASK1和PKD形成分子复合物；第二，研究发现，心肌缺血再灌注损伤的同时，在心肌缝隙连接处的蛋白CX43发生磷酸化，CX43成为ASK1和PKD分子复合物激酶联合体的底物。CX43的磷酸化使得缝隙连接发生结构性的改变，使心肌传导不偶联的物质基础，PKD抑制剂GO6976同样能抑制这个磷酸化过程，使心肌传导不偶联失效；第三，研究发现，心肌缺血再灌注损伤作用的心功能研究中，感染PKD、ASK1腺病毒的小鼠当天就死亡，解剖小鼠心脏发现缝隙连接处CX43蛋白高表达，并磷酸化，而预先注射PKD抑制剂GO6976的小鼠则在腺病毒感染后能存活4天，延迟了心肌细胞不偶联的过程。因此，本课题除了一些实验器械条件和实验条件限制无不能实施的步骤之外，基本上验证了课题最初的设想：心肌缺血再灌注模型中PKD、ASK1的激酶活性增高，两者并在心肌细胞缝隙连接处形成PKD/ASK1分子复合物，并共同介导CX43磷酸化过程，导致心肌细胞传导的不偶联，揭示心肌缺血再灌注损伤的分子机理，探索阻断CX43蛋白磷酸化，最终改善心功能的手段是药物PKD抑制剂GO6976，为临床防治心肌缺血再灌注损伤提供新的防治措施。