《β-腎上腺素受體通過PI3K信號通路調控心肌細胞的增殖》是依託中南大學，由張偉志擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：β-腎上腺素受體通過PI3K信號通路調控心肌細胞的增殖
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張偉志
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
傳統認為，成熟心肌細胞由於失去增殖能力而無法再生。最近有實驗證明，切除新生小鼠心尖，可刺激受損心臟再生，並恢復其形態和功能，但調控這一過程的分子機制尚不清楚。研究表明，在心臟發育過程中PI3K活性的變化與心肌細胞增殖能力的轉變密切相關，而在成年小鼠心臟中βAR與PI3K信號通路之間存在互動作用(crosstalk)。因此，我們提出如下科學假說：阻斷/激活βAR，可通過改變PI3K信號通路的活性而調控心肌細胞的增殖。初步實驗結果提示，在新生小鼠，阻斷βAR使心臟中PI3K的活性明顯下降，並顯著抑制心肌細胞中DNA的合成。本課題擬以新生小鼠心臟為模型，通過體內實驗研究βAR在心肌細胞增殖能力轉變過程中的調控作用，並探索PI3K信號通路在這一調控中的意義，進而篩選調控心肌細胞增殖的關鍵信號蛋白，為心肌細胞周期調控的信號轉導機制提供新的見解，為促進心肌損傷後的再生和修復提供新的思路。
結題摘要
項目背景：在發育早期的心臟中，雖然可檢測到β腎上腺素受體（βAR）及其配體，甚至配體合成所需的酶，但卻沒有興奮-收縮偶聯。在成年小鼠中，慢性βAR活化會引起心肌的肥大。我們之前的數據表明PI3K的活性在心肌發育過程中受到高度調控，在胚胎和新生階段該激酶活性較高，而在成年階段活性則較低。我們還發現，改變β2AR可引起心肌特異性PI3K信號通路的相應變化，說明在心臟中存在βAR和PI3K間的互動作用。本項目的主要目的是澄清該作用的生理效應，尤其是對心肌增殖的調控，並探討可能參與這種調控的信號途徑。 研究內容：新生C57BL/6小鼠先經腹腔注射非選擇性βAR阻滯劑普萘洛爾（10mg/kg），一小時後再注射EdU（5乙炔-2'-脫氧尿苷，50mg/kg），4小時後取心臟組織製備石蠟切片，通過免疫螢光染色檢測EdU和α-輔肌動蛋白-2以觀察心肌細胞的增殖情況。為檢測相關信號激酶，新生小鼠用普萘洛爾處理30分鐘，隨後裂解心臟組織，檢測裂解液中的PI3K活性及Akt、GSK-3α/β、FoxOs、mTOR、p70S6K、S6和ERK1/2等蛋白的磷酸化水平。 主要結果：阻斷βAR顯著降低新生小鼠心臟中處於增殖狀態的心肌細胞數（處理組19.0±3.1/視野 vs 對照組30.4±2.2/視野，p＜0.05）和增殖指數（增殖心肌細胞數/總細胞核數，處理組6.2±1.0% vs 對照組11.7±0.9%，p＜0.05）。用普萘諾爾阻斷新生小鼠的βAR 引起心臟中PI3K的活性顯著下降，並導致PI3K下游多個效應因子的磷酸化水平降低，包括Akt、GSK-3α/β、FoxO1/3a。但急性阻斷βAR對於mTOR/p70S6K/S6信號通路的活性不引起功能性改變，對於ERK1/2的活化也沒有影響。 科學意義：本研究不但證實了在新生小鼠心臟中存在βAR-PI3K互動作用，還闡明了此通路在心肌細胞增殖中的重要作用。深入研究這一信號轉導活動將有助於理解圍生期心臟發育的機理，特別是心肌細胞由增殖向肥大轉換的調控機制，並可能為治療急性心梗和心衰提供新的治療途徑。
