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1、心力衰竭与磷酸受纳蛋白,浙江大学心血管病研究所 浙江大学医学院附属第一医院 胡申江,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,心肌细胞中磷酸受纳蛋白（PLB）的作用,心力衰竭与心脏收缩舒张过程中细胞内钙离子转运异常关系密切。 心肌细胞肌浆网钙ATP酶（SERCA）活性降低是钙离子转运异常的重要原因。 SERCA的活性主要由磷酸受纳蛋白（phospholamban，PLB）调节，PLB是结合在心肌细胞肌浆网上的含52个氨基酸残基的磷酸蛋白，是SERCA最重要的调节蛋白，通过磷酸化和去磷酸化与SERCA作用，调节其Ca2摄取功能。,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,心肌细胞中磷酸受
2、纳蛋白（PLB）的作用,PLB的去磷酸化状态能抑制SERCA的活性，从而减少心肌细胞肌浆网对Ca2的摄取。 PLB被磷酸化后，其对SERCA的抑制作用消失，SERCA与Ca2亲和力增加，使肌浆网摄取Ca2 摄取速度增加。 PLB/SERCA的相互协调作用决定了肌浆网内外Ca2转运，进而决定了心肌细胞的收缩舒张功能。,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,心肌细胞中磷酸受纳蛋白（PLB）的作用,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,PLB在心力衰竭中的作用,我们的研究首先确定PLB在心力衰竭中状态。 研究采用心肌梗死、糖尿病、高血压动物模型。 研究观察在心力衰竭时，PLB的表达状
3、况和SERCA蛋白的活性。,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,PLB在急性心肌梗死大鼠心肌中的改变,结扎冠脉左前降支建立急性Wistar大鼠心肌梗死模型，心肌梗死4周时PLB蛋白含量与正常对照组比明显增高。,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,PLB在急性心肌梗死大鼠心肌中的改变,急性心肌梗死4周时PLB蛋白在Ser16位的磷酸化水平显著下降。,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,PLB在急性心肌梗死大鼠心肌中的改变,上述实验结果提示，结扎冠脉左前降支成功建立大鼠心肌梗死模型后，心肌梗死大鼠心肌PLB的表达增加，同时磷酸化PLB占PLB比值下降，而使PLB对SE
4、RCA抑制作用增强，造成 SERCA活性下降，可能是心肌梗死后大鼠收缩和舒张功能不全的原因。,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,PLB在糖尿病心力衰竭大鼠心肌中的改变,条带1-6分别为:normal control, 4-wk-DM group, marker, 6-wk-DM, 8-wk-DM，marker。,与正常对照组大鼠相比，糖尿病大鼠4周时心肌组织PLB mRNA表达水平无显著变化，而在6周和8周时，心肌PLB mRNA表达水平显著增加。在6周组和8周组间无明显差异。,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,PLB在糖尿病心力衰竭大鼠心肌中的改变,条带1-4分别为:
5、normal control, 4-wk-DM, 6-wk-DM, 8-wk-DM组。,糖尿病大鼠4周时PLB蛋白含量无显著改变，6周时明显升高，6周与8周时相比无显著性差异。,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,PLB在糖尿病心力衰竭大鼠心肌中的改变,本研究提示，糖尿病大鼠6周和8周时心肌PLB mRNA和蛋白表达水平升高，使心肌SERCA活性降低，提示在STZ诱发的糖尿病大鼠，心肌PLB蛋白表达异常增加，抑制了心肌SERCA活性，从而可促进心功能不全的发生发展。,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,PLB在自发性高血压大鼠（SHR）心肌中的改变,18周龄自发性高血压大鼠
6、（SHR）心肌PLB含量与WKY比无显著性差异，但是SERCA的蛋白水平降低，致使PLB/SRECA比值明显上升，同时SERCA活性明显下降。,1：WKY group, 2: SHR-DW group, 3: SHR-ATV group.,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,PLB在自发性高血压大鼠（SHR）心肌中的改变,上述研究证实在自发性高血压大鼠，其心肌组织SERCA的蛋白表达水平下降，而PLB的表达在两组大鼠间没有显著差异，致使PLB/SERCA的比值在SHR中明显升高，从而SERCA的活性下降。提示心肌肌浆网钙调蛋白的改变参与了心力衰竭这一过程的发生。,浙江大学医学院附属第
7、一医院,2009.8.1,PLB在心力衰竭中的作用,在急性心肌梗死、糖尿病所致的心力衰竭，PLB的表达可以增加、 PLB的磷酸化程度降低， PLB/SERCA 比值增高，从而导致SERCA活性的降低。 在自发性高血压大鼠， SERCA的表达降低， PLB/SERCA 比值增高，从而导致SERCA活性的降低。 PLB/SERCA的相互协调作用决定了肌浆网内外Ca2转运，进而决定了心肌细胞的收缩。 因此，通过增加心肌细胞SERCA的表达，或者抑制PLB的表达，恢复PLB/SERCA的正常比例关系，对提高心肌收缩力至关重要。,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,PLB表达的干预对心力衰竭的
8、影响,结扎冠脉左前降支建立急性Wistar大鼠心肌梗死模型，心肌梗死4周时PLB蛋白含量与正常对照组比明显增高。 通过rAAV-asPLB干预，可以使PLB蛋白表达下降。,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,PLB表达的干预对心力衰竭的影响,急性心肌梗死4周时PLB蛋白在Ser16位的磷酸化水平显著下降。 通过rAAV-asPLB干预，可以使PLB蛋白磷酸化水平增高。,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,PLB表达的干预对心力衰竭的影响,通过rAAV-asPLB干预，可以使PLB蛋白表达下降，同时使其磷酸化水平增高。 干预同时使SERCA活性增加，以及心脏功能改善。,浙江大
9、学医学院附属第一医院,2009.8.1,阿托伐他汀对SHR大鼠PLB表达的影响,8周龄健康雄性SHR以及同周龄雄性Wistar-Kyoto （WKY）大鼠各分四组： 对照组 1ml蒸馏水灌胃 阿托伐他汀组 50 mg/kg/day1ml蒸馏水灌胃 氨氯地平组 2 mg/kg/day1ml蒸馏水灌胃 联合用药组 两种药物 1ml蒸馏水灌胃 氨氯地平在此作为血压控制对照药物使用。 大鼠每日灌胃一次，连续10周。,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,结 果血压,阿托伐他汀和氨氯地平降低SHR尾动脉收缩压,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,SHR大鼠EF值在10周试验过程中逐渐下
10、降，表明其收缩功能的衰退， atorvastatin的使用可以减缓其收缩功能衰退。,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,Atorvastatin使SHR大鼠舒张早期E波峰值速度增加,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,药物对舒张晚期A波峰值速度无显著影响 各组SHR大鼠舒张晚期A波峰值速度始终高于WKY-placebo组。,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,Atorvastatin影响SHR大鼠E/A比值 用药第8周开始SHR-atorvastatin组和SHR-combined组E/A比值仍小于同期WKY- placebo组，但已明显大于SHR-placebo
11、组。,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,阿托伐他汀上调大鼠SERCA基因蛋白表达,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,药物未影响PLB表达,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,药物对PLB/SERCA比值的影响,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,阿托伐他汀上调SHR磷酸化PLB基因蛋白表达,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,阿托伐他汀提高SHR心肌组织内SERCA活性,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,结 论,1. SHR大鼠在8-18周鼠龄阶段血压逐渐升高，伴有心室重构、左心室收缩和舒张功能逐渐衰退，同时伴随心肌组织内钙调蛋
12、白基因表达异常。 。 2. 阿托伐他汀(50 mg/kg/day)和氨氯地平(2 mg/kg/day)同等程度降低SHR血压。 3. 阿托伐他汀能改善钙调蛋白的表达和活性，并有效减缓SHR大鼠左心室功能衰退。提示影响钙调蛋白是阿托伐他汀有效改善SHR左心室功能的可能机制之一。,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,发表的相关论文,Shen-Jiang Hu, et al. Effect of atorvastatin on aortic remodeling of spontaneously hypertensive rats. Atherosclerosis Supplements
13、2004; 5(1):124 S（Abstract） Mou Y, et al. Partial Restoration Of Left Ventricular Systolic Function By Asplb Gene Transfer Using Ultrasound-Mediated Microbubble Destruction. Ultrasound Med Biol. 2009 Jul 16. Yang Y, et al. Beneficial effect of rosuvastatin on cardiac dysfunction is associated with al
14、terations in calcium-regulatory proteins. Eur J Heart Fail. 2009;11:6-13. Lei Yao, et al. Effects of atorvastatin on calcium-regulating proteins: a possible mechanism to repair cardiac dysfunction in spontaneously hypertensive rats. Basic Res Cardiol 2009;104:258. Chen GP, et al. Tissue-specific eff
15、ects of atorvastatin on 3-hydroxy-3-methylglutarylcoenzyme A reductase expression and activity in spontaneously hypertensive rats. Acta Pharmacol Sin. 2008 ;29:1181. Zhao XY, et al. rAAV-asPLB transfer attenuates abnormal sarcoplasmic reticulum Ca(2+)-ATPase activity and cardiac dysfunction in rats
16、with myocardial infarction. Eur J Heart Fail. 2008;10:47. Lan Kang, et al. Regulation of phospholamban and sarcoplasmic reticulum Ca2+-ATPase by atorvastatin: implication for cardiac hypertrophy. Arch Pharm Res 2007;30(5):596. Kang L, et al. Beneficial effect of atorvastatin on left ventricular remo
17、deling in spontaneously hypertensive rats. Pharmacology 2007;80(2-3):120. Zhao XY, et al. rAAV-mediated angiogenin gene transfer induces angiogenesis and modifies left ventricular remodeling in rats with myocardial infarction. J Mol Med. 2006;84:1033. Xiao-Yan Zhao, et al. Decreased cardiac sarcopla
18、smic reticulum Ca2+-ATPase activity contributes to cardiac dysfunction in streptozotocin-induced diabetic rats. J Physiol Biochem 2006;62:1-8. Xia Zheng and Shen-Jiang Hu. Effects of simvastatin on cardiohemodynamic responses to ischemiareperfusion in isolated rat hearts. Heart and Vessels 2006;21:
19、116. Zhou BQ, et al. The analysis of ultrastructure and gene expression of sarco/endoplasmic reticulum calcium handling proteins in alloxan-induced diabetic rat myocardium. Acta Cardiol 2006;61:21. Sun YL, et al. Effect of -Blockers on Cardiac Function and Calcium Handling Protein in Postinfarction
20、Heart Failure Rats. Chest. 2005 Sep;128: 1812. Sun YL, et al. Comparison of low and high doses of carvedilol on restoration of cardiac function and calcium-handing proteins in rat failing heart. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2005;32:553. Xia Zheng and Shen-jiang Hu. Effects of simvastatin on cardiac p
21、erformance and expression of sarcoplasmic reticular calcium regulatory proteins in rat heart. Acta Pharmacologica Sinica 2005;26:696. Jiang LI, et al. Construction of phospholamban antisense RNA recombinant adeno-associated virus vector and its effects in rat cardiomyocytes. Acta Pharmacologica Sinica 2005:26:51.,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,感 谢,博士生： 陈国萍、杨 莹、姚 磊、牟 云、赵晓燕、康 兰、李 江、汪国忠、郑 霞、陈乃云、周斌全、孙益兰、葛长江 浙江大学心血管病研究所：孙坚老师、朱朝晖老师,浙江大学医学院附属第一医院,2009.8.1,谢 谢！,