蛋白激酶C介导运动预适应心肌保护效应及分子机制的研究

本项目瞄准运动医学研究领域的前沿和热点问题，以缺血预适应为研究背景，以运动预适应诱导心肌保护效应为研究基础，以蛋白激酶C为研究核心，运用细胞和分子生物学技术，拟完成既相对独立，又相互联系的三部分研究内容：一是运动预适应诱导心肌保护效应的在体研究（in vivo）；二是运动预适应诱导心肌保护效应的离体研究（in vitro）；三是蛋白激酶C介导运动预适应心肌保护效应的机制研究。从整体、器官、组织、细胞和分子水平，系统和深入地探讨PKCε、PKCδ和PKCα在运动预适应中的变化规律，揭示和阐明蛋白激酶C介导运动预适应的心肌保护效应及其机制。本项目所获得的研究成果将进一步丰富和完善运动预适应和运动心脏的研究理论，同时，为全民健身和制定防治心血管疾病的运动处方提供更新的思路和方法，为加强运动员心脏的医务监督、合理制定运动强度、科学指导运动训练提供有力的科学依据。

本项目以运动预适应（exercise preconditioning, EP）为研究背景，以蛋白激酶C（PKC）为研究核心。用一次大强度间歇跑台运动建立EP模型，用一次大强度力竭跑台运动复制急性心肌损伤模型，给予PKC抑制剂（CHE）验证PKC介导EP心肌保护效应的假设，用血清和形态学指标综合评价心肌损伤的程度。用免疫组化法显示心肌组织PKCε、PKCδ和PKCα蛋白表达；用western blotting检测心肌组织PKCε、PKCδ和PKCα蛋白表达的变化。用免疫组化法显示心肌组织p-PKCε、p-PKCδ和p-PKCα磷酸化水平；用western blotting检测心肌组织p-PKCε、p-PKCδ和p-PKCα磷酸化水平的变化。用原位杂交技术显示心肌组织PKCε mRNA、PKCδ mRNA和PKCα mRNA的表达；用实时荧光定量PCR检测心肌组织中PKCε mRNA、PKCδ mRNA和PKCα mRNA表达的变化。研究了EP对PKCε、PKCδ和PKCα蛋白表达和磷酸化水平的影响，以及PKCε mRNA、PKCδ mRNA和PKCα mRNA表达的变化，探讨了PKCε、PKCδ和PKCα在EP早期和晚期心肌保护效应中的变化及机制。主要获得的代表性成果：（1）EP在早期保护时相对力竭运动所致心肌损伤有明显的心肌保护效应。EP在晚期保护时相明显提高大鼠力竭运动能力，但对力竭运动所致心肌损伤无明显的心肌保护效应。（2）EP使PKCε 蛋白水平显著升高，并向闰盘转位，p-PKCε向肌膜转位，磷酸化PKCε的转位与活化是EP诱导心肌保护效应的关键蛋白之一。CHE未阻断PKCε 的转位与活化。（3）EP早期和晚期保护时相PKCδ蛋白表达及晚期保护时相基因表达的增高，p-PKCδ向闰盘和细胞核的转位是EP心肌保护效应的重要环节之一。CHE对PKCδ的分布形式和基因表达水平无影响，但提高PKCδ蛋白的表达水平。（4）EP晚期保护效应中心肌细胞PKCα表达水平上升，但激活水平轻度下调。在力竭运动过程中，心肌细胞PKCα表达水平与激活水平都上升，并转位到肌膜和细胞核。PKCα参与了EP晚期保护效应对力竭运动大鼠心肌的保护作用。本项目所获得的研究成果对进一步充实EP的研究理论具有重要的科学意义，为制定防治心血管疾病的运动处方、科学指导运动训练提供新的思路。