严重烧伤早期发生的心肌缺血缺氧损害是诱发或加重烧伤休克发生发展的重要"启动"因素之一。我们前期研究发现缺氧早期心肌细胞微管结构变化可通过调节HIF-1α表达和核内聚集影响心肌细胞糖酵解供能。但缺氧后心肌细胞微管结构变化如何影响HIF-1α蛋白表达的具体机制尚不清楚。结合文献研究,本项目提出"缺氧心肌细胞微管结构改变通过Ran介导pVHL核浆转运改变从而引起HIF-1α蛋白水平发生变化"的假设。我们分别以大鼠原代心肌细胞和H9c2心肌细胞建立缺氧微管结构改变模型,并拟首先明确微管结构改变可引起pVHL核浆分布变化,并介导相应的HIF-1α蛋白水平变化;进一步阐明蛋白Ran介导微管调节pVHL核浆转运这一过程。从而深化对心肌细胞缺氧损伤机制的认识,为寻找解决缺氧心肌细胞能量代谢障碍的途径提供新的视角。
第一部分在原代培养乳鼠心肌细胞和H9c2细胞株中,通过加入紫杉醇和转染MAP4(微管相关蛋白4)质粒稳定缺氧下心肌细胞微管结构,通过加入秋水仙素和转染MAP4-siRNA质粒进一步破坏缺氧下心肌细胞微管结构。同时在原代培养乳鼠心肌细胞和H9c2细胞株中构建pVHL高表达和pVHL-siRNA低表达模型。我们的研究提示,缺氧后,在两种细胞中均发现pVHL的高表达可导致HIF-1α表达降低,pVHL的低表达则可以引起HIF-1α的表达增高。进一步研究发现,缺氧后心肌细胞微管结构的破坏可激活p38/MAPK通路,并引起pVHL的表达升高,此时通过SB203580抑制p38/MAPK通路,则引起pVHL的表达降低,而p38/MAPK通路的激动剂(MKK6)可以导致pVHL的表达的增高。结果提示pVHL的表达在缺氧后心肌细胞微管结构变化对HIF-1α表达调控中起到重要作用,而p38/MAPK通路参与了缺氧后心肌细胞微管结构改变对pVHL表达的调控。第二部分我们进一步研究发现缺氧下施加不同的心肌细胞微管结构稳定和破坏因素后,微管结构的稳定促进pVHL在细胞核内表达增多和胞浆表达降低,而微管结构的破坏引起pVHL在胞核表达的减少和胞浆表达的增加。同时发现,缺氧后心肌细胞中pVHL的胞核/胞浆比例与HIF-1α表达的调控相关。进一步研究发现,缺氧后心肌细胞微管结构的变化影响Ran的细胞内分布变化,而这一分布变化参与调控pVHL的核浆分布改变。研究结果提示pVHL的胞核/胞浆分布在缺氧后心肌细胞微管结构改变引起的HIF-1α表达变化中起重要作用,而Ran参与了对缺氧后心肌细胞pVHL胞核和胞浆分布变化的调控。