Calpain调控mPTP开放在小鼠缺血再灌注心肌损伤的分子机制

心肌缺血再灌注（I/R）期间出现Ca2+超载，后者激活calpain进而介导心肌损伤。高[Ca2+]i引起心肌过收缩及线粒体膜通透性转换孔（mPTP）开放，进而引起凋亡诱导因子（AIF）释放导致心肌细胞凋亡甚至坏死，mPTP开放已成为I/R心肌损伤的中心环节。calpain在AIF通过mPTP孔的过程中发挥重要作用，但是具体的调控机制尚不清楚。我们发现：calpain可能参与了AIF剪截、并加速对tAIF转运来调控mPTP开放，但是还需更多证据。为此，拟利用Capn4-/-小鼠建立I/R模型、培养成年小鼠心肌细胞建立缺氧复氧模型，应用real time RT-PCR 、Western blot、激光共聚焦显微镜等，结合siRNA干扰技术，探讨calpain是否参与AIF剪截、tAIF转运以及调控mPTP孔开放的分子机制，从多层面研究I/R心肌损伤，为防治I/R心肌损伤提供新思路、新途径。

研究背景：心肌缺血再灌注（I/R）期间出现Ca2+超载，后者激活calpain进而介导心肌损伤。高[Ca2+]i引起心肌过收缩及线粒体膜通透性转换孔（mPTP）开放，进而引起凋亡诱导因子（AIF）释放导致心肌细胞凋亡甚至坏死，mPTP开放已成为I/R心肌损伤的中心环节。研究目的：探讨Calpain调控mPTP开放在心肌缺血再灌注损伤中的分子机制。研究方法：本研究利用Capn4-/-小鼠建立I/R模型、培养成年小鼠心肌细胞建立缺氧复氧模型，应用real time RT-PCR 、Western blot、激光共聚焦显微镜等，结合siRNA干扰技术，探讨calpain是否参与AIF剪截、tAIF转运以及调控mPTP孔开放的分子机制。研究结果：1.心肌缺血再灌注和心肌细胞缺氧复氧损伤过程中有Calpain活化；2.Calpain活化与钙超载有关；3.心肌细胞缺氧复氧损伤中μ-calpain可能参与AIF剪截、并加速对tAIF转运；而m-calpain的变化不明显；4.心肌细胞缺氧复氧损伤中μ-calpain的改变可能参与mPTP的开放，而m-calpain的变化不明显。研究结论：calpain介导mPTP开放参与缺血再灌注心肌损伤。为防治I/R心肌损伤提供新思路、新途径。 解决的关键科学问题：1.心肌缺血再灌注确定有激活calpain，以μ-calpain亚型参与细胞的损伤；2.calpain激活并通过剪截AIF和调控mPTP开放而加重心肌损伤。研究成果：1.已发表SCI论著一篇，中华心血管病杂志论著一篇，国内其它期刊5篇；参加国际学术会议摘要6篇（均被Heart刊出）。一篇英文论文已经投稿，另外两篇英文论著在撰写中。 2.该项目部分研究内容结合以前的研究成果参与四川省和南充市的科技进步奖评审，获2013年四川省科技进步一等奖一项（排名第二，“缺血性心血管重构的基础及临床研究”）和2012年四川省南充市科技进步一等奖一项（排名第一，“心肌梗死后心肌重构的机制研究及临床干预”）。3.培养硕士研究生6名，已经毕业3名，2014年毕业3人（实验已完成，正在撰写论文）。