细胞内钙离子浓度变化对心脏泵血功能及某些病理性心脏病,如高血压病,心肌梗死及心律失常的发生和发展有直接的关系,机体通过神经递质和激素- - 细胞内第二信使调控细胞内钙平衡,其中与Gq蛋白偶联受体激活介导的三磷酸肌醇(IP3)生成增加是神经递质和激素信号途径最重要的产物。然而,由于IP3受体在心肌细胞表达少,对该受体的功能研究亦少,迄今IP3/IP3受体信号途径在心肌细胞内钙调控中发挥怎样的作用及其意义仍不清楚。为此,我们通过钙探针,分子生物学及荧光免疫等手段研究内源性IP3受体在心肌细胞表达,分布及钙调控特性,尤其确定在心肌肥大,心律失常形成中的作用。此外,明确预实验的提示,即IP3受体是否参与细胞间信息通讯调控并初步探讨其机制。该项目将为IP3受体对心肌细胞钙调节及其功能,尤其对心脏病发生发展中的作用提供一定的理论基础及治疗靶向,同时亦为细胞间信号通讯研究提出一个新的方向和可能的新机制。
细胞内钙离子对心脏生理功能调控及其病理性改变发挥重要作用。目前认为兰尼定受体调控的细胞内钙信号主要影响心脏生理功能,三磷酸肌醇受体(IP3Rs)所致的钙信号对心脏作用不清,可能与细胞生长和病理病变过程有关。我们对大鼠心脏IP3Rs通路进行较系统的研究并发现 1. 三种亚型IP3Rs在大鼠心脏均有表达,其中Ⅰ型亚细胞分布不明确,Ⅱ型主要分布在核区,Ⅲ型分布在胞浆。 2. 核内存在有自主钙信号调控体系,IP3Rs可增加自发性钙瞬变和局部的钙信号,尤其增加核区的钙信号。此外,核区的钙波可进一步诱发全细胞性钙活动,从而增加心肌细胞的自律性。 3.交感神经末梢-去甲肾上腺素-a1肾上腺素受体(a1R)在心脏功能调节中发挥重要作用,尽管三种a1R亚型在心脏均有分布,其中a1A受体起主导作用,并且a1A受体通过增加IP3的生成,进而调控细胞内钙,尤其核区钙信号,并诱导心肌肥大形成。结果表明IP3Rs在心脏功能调控中发挥重要作用,尤其对核区钙信号的调节以及心脏病理性改变如心律失常和心肌肥大的发生和发展。该项目为IP3Rs介导的钙信号在心脏的生理功能以及病理发生机制提供了实验依据和一定的理论基础。