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编号:10239356
自发性高血压大鼠心肌细胞蛋白激酶C活性的变化及其与心肌细胞凋亡的关系
http://www.100md.com 《中国循环杂志》 2000年第4期
     作者:李法琦 陈运贞

    单位:400016 重庆市,重庆医科大学附属第一医院 心内科

    关键词:高血压;蛋白激酶C;细胞凋亡

    中国循环杂志000426 摘要 目的:研究自发性高血压大鼠(SHR)心肌细胞蛋白激酶C(PKC)活性的动态变化及其与心肌细胞调亡的关系。

    方法:将17只SHR分为3组:1月龄SHR组(n=6)、10月龄SHR组(n=6)和18~20月龄SHR组(n=5)。每组均等数按鼠龄、体重及雌雄配对配予WKY大鼠做对照。采用同位素法、电镜技术和末端脱氧核糖核苷酸转移酶介导的脱氧三磷酸尿苷缺口末端标记法检测SHR左心室心肌细胞PKC活性和心肌细胞凋亡的变化。采用直线回归分析确定PKC活性与心肌细胞凋亡的关系。

    结果:①1月龄SHR组和18~20月龄SHR组心肌细胞膜PKC活性显著低于同龄WKY大鼠组,而心肌细胞凋亡却显著高于同龄WKY大鼠组(P均<0.01);但10月龄SHR组心肌细胞膜PKC活性显著高于同龄WKY大鼠组、1月龄SHR组和18~20月龄SHR组而心肌细胞凋亡却显著低于同龄WKY大鼠组(P均<0.01);各组间心肌细胞浆PKC活性无显著性差异(P均>0.05)。②SHR心肌细胞膜PKC活性与心肌细胞凋亡指数呈显著负相关(P<0.05),但心肌细胞浆PKC活性与心肌细胞凋亡指数不相关(P>0.05)。
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    结论:心肌细胞膜PKC活性降低可能与SHR心肌细胞凋亡增加和充血性心力衰竭相关,而心肌细胞膜PKC活性增加可能与SHR心肌细胞凋亡减少和左心室肥厚有关。因此,心肌细胞膜PKC活性的动态变化可能在SHR心肌细胞凋亡和心肌重塑中起重要作用。

    中图分类号:R329.2+7 文献标识码:A

    文章编号:1000—3614(2000)04—0239—03

    Alteration of Protein Kinase C Activity in Cardiomyocytes and its Relation with Cardiomyocyte Apoptosis in Spontaneously Hypertensive Rats

    Li Faqi Chen Yunzhen.
, 百拇医药
    (Department of Cardiology,the First Affiliated Hospital,Medical University of Chongqing,Chongqing 400016)

    Abstract Objective:To study the dynamic changes of protein kinase C(PKC) activity in cardiomyocytes and the relationship between the changes and cardiomyocyte apoptosis in spontaneously hypertensive rats(SHR).

    Methods:The dynamic change of PKC activity in the left ventricle of SHR was determined by isotope and electron microscope techmigue,and the cardiomyocyte apoptosis was tested by in situ TdT-mediated dUTP nick end labeling (TUNEL).In addition,the relationship between the dynamic change of PKC activity and cardiomyocyte apoptosis was studied statistically.
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    Results:①The membrane PKC(PKCm)activity of cardiac myocytes was lower in 1 month-old SHR group(NLVH group) and 18~20 month-old SHR group(CHF group) than that in age-matched WKY group respectively (all P values less than 0.01),while that was increased in 10 month-old SHR group (LVH group) compared with NLVH group,CHF group and age-matched WKY group respectively (all p<0.01).②The cardiomyocyte apoptosis was notably increased in NLVH group and CHF group but markedly decreased in LVH group (all p<0.01).③The PKCm activity in cardiomyocytes of SHR was inversely related to the cardiomyocyte apoptosis (p<0.05),but the PKCc activity in cardiomyocytes of SHR was not correlated with cardiomyocyte apoptosis.
, 百拇医药
    Conclusions:The decrease of PKCm activity may be related to the increase of cardiomyocyte apoptosis and CHF of SHR,whereas the increase of PKCm acitivity may be bound up with the decrease of cardiomyocyte apoptosis and LVH of SHR.Therefore,the dynamic change of PKCm activity may play an important role in cardiomyocyte apoptosis and heart remodeling of SHR.

    Key words Hypertension;Protein kinase C;Apoptosis

    虽有研究表明蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)激活与自发性高血压大鼠(spontaneously hypertensive rats,SHR)心肌肥厚有关[1],但PKC激活与SHR心肌细胞凋亡的关系尚未见报道。本文观察不同鼠龄SHR心肌细胞PKC活性和细胞凋亡的变化及其二者的关系,试图进一步阐明PKC激活在SHR心肌细胞凋亡和心肌重塑中的作用。
, 百拇医药
    1 材料与方法

    实验动物:SHR于1996年购自阜外心血管病医院实验动物中心;WKY大鼠购自重庆医科大学实验动物中心。

    实验动物分组:将17只SHR分为3组:即1月龄SHR组(n=6,雌雄各半),无左心室肥厚;10月龄SHR组(n=6,雌雄各半),有明显左心室肥厚;18~20月龄SHR组(n=5,雄性3,雌性2),有显著左心室肥厚伴心动过速、呼吸急促、腹腔积液、胸膜心包积液、心房血栓和右心室肥厚等充血性心力衰竭表现;每组均等数按鼠龄、体重及雌雄配对配予WKY大鼠做对照。

    心肌细胞膜和细胞浆PKC的提取和活性测定:参照Kosaka和Gu氏同位素法[2,3]。PKC活性表示为每毫克酶蛋白每分催化32P转移到Histon Ⅲ-SS中的pmol数[pmol/(min.mg pr.)]。
, 百拇医药
    心肌细胞膜和细胞浆PKC蛋白质含量测定:用Coomessie Brilliant Blue染料结合法[4]

    心肌细胞凋亡检测与半定量分析:用改良的末端脱氧核糖核苷酸转移酶介导的脱氧三磷酸尿苷缺口末端标记法[5]原位标记心肌凋亡细胞核中的脱氧核糖核苷酸片段3′OH末端显示心肌凋亡细胞的存在。正常心肌细胞核呈蓝色,而凋亡阳性心肌细胞核呈棕黄色。半定量分析:在光学显微镜下计数5个高倍视野(放大倍数400倍)中凋亡阳性心肌细胞核数目及其占总细胞核数目的比例,求其均值。

    心肌细胞超微结构观察:用透射电镜观察(放大倍数500~17 000倍)。每只大鼠观察5张切片。

    统计学分析:多组间比较用F检验,多组间两两比较用Newman-Keuls检验,不同变量间的相互关系用直线回归分析。实验数据用±s表示。
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    2 结果

    2.1 不同鼠龄SHR和WKY大鼠心肌细胞PKC活性的变化见表1。

    表1 不同鼠龄自发性高血压大鼠和WKY大鼠

    心肌细胞蛋白激酶C活性的变化(±s) 组别

    只数

    PKCc活性

    [pmol/(min.mg pr.)]

    PKCm活性

    [pmol/(min.mg pr.)]
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    1月龄SHR组

    6

    16.42±2.80

    47.53±

    10.27*

    1月龄WKY大鼠组

    6

    16.98±2.56

    80.15±

    10.86

    10月龄SHR组

    6
, 百拇医药
    25.65±2.46

    166.85±

    28.69

    10月龄WKY大鼠组

    6

    15.07±2.63

    81.88±

    10.51

    18~20月龄SHR组

    5

    20.34±2.87

    44.56±
, 百拇医药
    11.58

    18~20月龄WKY大鼠组

    5

    17.96±3.97

    80.80±

    11.57

    注:与1月龄WKY大鼠组比较*P<0.01;与10月龄WKY大鼠组、1月龄SHR组和18~20月龄SHR组比较P<0.01;与18~20月龄WKY大鼠组比较P<0.01; PKCc:心肌细胞浆蛋白激酶C PKCm:心肌细胞膜蛋白激酶C SHR:自发性高血压大鼠

    1月龄SHR组和18~20月龄SHR组心肌细胞膜PKC活性显著低于同龄WKY大鼠组(P均<0.01),但10月龄SHR组心肌细胞膜PKC活性显著高于同龄WKY大鼠组、1月龄SHR组和18~20月龄SHR组(P均<0.01),各组间心肌细胞浆PKC活性无显著性差异。
, 百拇医药
    2.2 不同鼠龄SHR和WKY大鼠心肌细胞凋亡的变化见表2。

    表2 不同鼠龄自发性高血压大鼠和WKY大鼠

    心肌细胞调亡的变化(±s) 组别

    只数

    阳性细胞核/高倍视野

    阳性细胞核/总细胞核(%)

    1月龄SHR组

    6

    269.70±42.49

    38.43±10.73*#
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    1月龄WKY大鼠组

    6

    32.83±21.09

    4.12±2.03

    10月龄SHR组

    6

    16.07±10.83

    2.16±1.29

    10月龄WKY大鼠组

    6

    41.13±22.85

    5.51±2.25
, 百拇医药
    18~20月龄SHR组

    5

    282.12±40.19

    43.93±11.51△#

    18~20月龄WKY大鼠组

    5

    41.40±21.61

    6.05±2.20

    注:与1月龄WKY大鼠组比较*P<0.01;与18~20月龄WKY大鼠组比较P<0.01;与10月龄WKY大鼠组比较P<0.01;与10月龄SHR组比较P<0.01
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    1月龄SHR组和18~20月龄SHR组心肌细胞凋亡显著高于同龄WKY大鼠组(P均<0.01),但10月龄SHR组心肌细胞凋亡显著低于同龄WKY大鼠组。

    2.3 SHR心肌细胞PKC活性与心肌细胞凋亡的关系:对不同鼠龄SHR心肌细胞膜和细胞浆PKC活性与心肌细胞凋亡指数进行直线回归分析显示,SHR心肌细胞膜PKC活性与心肌细胞凋亡指数呈显著负相关(P均<0.05),但心肌细胞浆PKC活性与心肌细胞凋亡指数不相关(P均>0.05)。

    2.4 心肌细胞超微结构检查:1月龄和18~20月龄SHR组可见心肌细胞胞质变深(胞质浓缩)和胞核染色质浓聚边集(核固缩)等心肌细胞凋亡的形态学特征。在凋亡的心肌细胞,可见线粒体明显肿胀且空泡化。10月龄SHR组和18~20月龄SHR组可见心肌细胞肥大、心肌肌浆网扩张和心肌线粒体增生等改变。10月龄SHR组未见心肌细胞凋亡的形态学特征和心肌细胞线粒体肿胀及空泡化。各WKY大鼠组心肌细胞超微结构均正常。
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    3 讨论

    PKC是钙/磷脂依赖性的蛋白激酶,在细胞增殖、分化、信号传递和肿瘤发生等病理和生理过程中发挥重要作用,但PKC激活在高血压→心肌肥厚→心力衰竭演进中的作用及其与心肌细胞凋亡的关系尚不清楚。

    本研究结果提示心肌细胞膜PKC激活对SHR心肌细胞的作用主要是促进心肌细胞的增生、肥大,抑制心肌细胞的凋亡。我们将各组心肌细胞膜PKC活性与同步检测的心肌细胞凋亡指数进行直线回归分析也发现心肌细胞膜PKC活性与心肌细胞凋亡指数呈显著负相关,进一步证实SHR中心肌细胞膜PKC活性对心肌细胞凋亡起抑制作用,这与国外学者报告的SHR有显著左心室肥厚时心肌细胞膜PKC活性显著增高和压力及容量超负荷致心力衰竭时心肌细胞膜PKC活性显著降低的结果一致[1,3,6,7]。提示心肌细胞膜PKC活性的动态变化可能在SHR心肌细胞凋亡和心肌重塑中起重要作用。

    本研究结果还显示,不同鼠龄SHR心肌细胞浆PKC活性无显著变化且与心肌细胞凋亡无明显关系,提示心肌细胞浆PKC活性在SHR心肌细胞增殖、肥大或凋亡中无明显作用。
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    作者简介:李法琦(1956—) 男 副教授 博士 硕士研究生导师 主要从事高血压、冠心病研究

    参考文献

    1,Makita N,Yasuda H.Alterations of phosphoinositide-specific phospholipase C and protein kinase C in the myocardium of spontaneously hypertensive rats.Basic Res Cardiol,1990,85:435—443.

    2,Kosaka Y,Ogita K,Normura H,et al.The heterogeneity of protein kinase C in various rat tissues.Biochem Biophys Res Commun,1988,151:973—981.
, 百拇医药
    3,Gu X,Bishop SP.Increased protein kinase C and isozyme redistribution in pressure-overload cardiac hypertrophy in the rat.Circ Res,1994,75:926—931.

    4,Bradford MM.A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding.Anal Biochem,1976,72:248—254.

    5,Wijsman HJ,Jonker RR,Keijzer R,et al.A new method to detect apoptosis in paraffin section:in situ end labeling of fragmented DNA.J Histochem Cytochem,1993,41:7—12.
, 百拇医药
    6,Yamazaki T,Shiojima I,Komuro I,et al.Involvement of the renin-angiotensin system in the development of left ventricular hypertrophy and dysfunction.J Hypertens Suppl,1994,12:S153—S157.

    7,Rouet-Benzineb P,Mohammadi K,Perennec J,et al.Protein kinase C isoform expression in normal and failing rabbit hearts.Circ Res,1996,79:153—161.

    收稿:1999-12-30

    修稿:2000-06-05, 百拇医药