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过程中心肌细胞的能量代谢发生了明显的改变;给予
HIF-1α 120 kDa
TSG 干预后,T 组细胞的 FFA 含量显著降低,CoA、
GLUT-4 56 kDa
acetyl-CoA含量均显著升高,提示TSG参与了肥大心肌
LDHA 36 kDa
细胞能量代谢的调节过程。
PDK1 49 kDa
病理性心脏肥大发生时,能量代谢的主要特征是从
PFKFB3 60 kDa [19]
脂肪酸氧化转变为更多地依赖糖酵解 。HIF-1α 不仅
α-tubulin 50 kDa 可参与调控下游葡萄糖转运与糖酵解相关因子的表达,
[20]
C组 M组 T组 P组 T+P组 而且是促进心肌细胞肥大性改变的重要调节因子 。
图3 各组细胞中糖酵解相关蛋白表达的电泳图
GLUT-4 是心肌细胞摄取葡萄糖的重要载体,能优化受
4 讨论 损心肌组织的能量底物转化;LDHA是细胞糖酵解的关
HF是一种以心脏泵血(充血)能力下降为特征的复 键酶之一,能将糖酵解过程中产生的丙酮酸转化为乳
[21]
杂的慢性心脏病,在其发展过程中常常伴随着病理性心 酸,其表达水平和糖酵解通量呈正相关 。PDK1 一方
面可通过磷酸化丙酮酸脱氢酶复合物E1a亚基、抑制该
脏肥大,具体表现为心肌细胞体积增大和心脏质量增
复合物活性来促进糖酵解,另一方面还可增强HIF-1α蛋
加 。研究指出,病理性心脏肥大与机体神经内分泌激
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白的稳定性,与 HIF-1α 形成正反馈回路 。PFKFB 具
素(如AngⅡ、内皮素-1等)的异常分泌关系密切,这些激
有多种同工酶亚型,其中 PFKFB3 的活性较高,可通过
素可激活膜结合受体,刺激多条下游信号通路,最终引 调节果糖-2,6-二磷酸的生成而增加糖酵解通量,是糖酵
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起心脏肥大 。因此,本研究采用 AngⅡ刺激原代心肌 解过程的关键调节因子 。研究表明,HIF-1α/PFKFB3
[23]
细胞构建心肌细胞肥大模型。研究发现,细胞表面积增 信号通路可通过影响细胞的能量代谢、线粒体活性、其
大和蛋白合成增加是心肌细胞肥大性改变的重要病理 他信号通路表达等多种方式来促进(抑制)多种疾病的
[13]
变化 。本研究结果显示,原代心肌细胞表面积在 发 生 与 进 展 。 上 述 研 究 表 明 ,HIF-1α、GLUT-4、
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AngⅡ的刺激下显著增大,蛋白合成显著增加;经 TSG LDHA、PDK1、PFKFB3的表达与糖酵解活动密切相关。
干预后,原代心肌细胞表面积和蛋白合成状况均有明显 本研究结果显示,与 C 组相比,M 组细胞中 HIF-1α、
改善,提示TSG可改善AngⅡ所导致的原代心肌细胞肥 LDHA、PDK1、PFKFB3 蛋白及 mRNA 的表达均显著上
大性改变。 调,GLUT-4 蛋白及 mRNA 的表达均显著下调,提示
能量代谢改变是心肌细胞发生肥大性改变的重要 AngⅡ刺激下的原代心肌细胞的糖酵解活动明显增强;
环节,与 HF 的进展密切相关。FFA 参与细胞氧化代谢 给予 TSG 干预后,T 组细胞中 HIF-1α、LDHA、PDK1、
并在线粒体中分解,以 ATP 的形式释放大量能量,是人 PFKFB3 蛋白及 mRNA 的表达均显著下调,GLUT-4 蛋
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体组织的重要能量来源 。但 FFA 异常升高是心血管 白及mRNA的表达均显著上调,提示TSG可减弱AngⅡ
疾病的独立危险因素之一,可促进心肌细胞的肥大性改 刺激下原代心肌细胞的糖酵解活动。
[15]
变,在 HF 的发生过程中发挥着重要作用 。CoA 与人 PFK-015 是 PFKFB3 的特异性抑制剂,能通过抑制
体多种合成/分解代谢有关,同时也是机体能量生成所必 PFKFB3 的表达来调节细胞中的葡萄糖代谢 。基于
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[16]
需的调节因子 。acetyl-CoA是CoA通过硫酯键与乙酰 此,本研究选择PFK-015单用、TSG+PFK-015联用,以进
基连接而成,可为三羧酸循环和电子传递链提供动力, 一步观察 TSG 改善 AngⅡ诱导原代心肌细胞肥大性改
[17]
是人体能量代谢的中间体和关键信号分子 。在部分 变的潜在机制。结果显示,P组细胞的表面积、蛋白合成
细胞的能量代谢重编程中,糖酵解活动的增强不仅减少 均较 M 组显著改善,且变化趋势与 T 组相同;T+P 组细
了丙酮酸向acetyl-CoA的转化,使acetyl-CoA含量降低, 胞的蛋白合成较P组进一步减弱,表面积差异虽无统计
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同时也和异常升高的 FFA 密切相关 。本研究结果显 学意义,但较T组、P组呈下降趋势。进一步对能量代谢
示,与 C 组相比,M 组原代心肌细胞中 FFA 含量显著升 及糖酵解相关指标进行检测,结果显示,P组细胞能量代
高,CoA、acetyl-CoA 含量均显著降低,提示肥大性改变 谢相关指标(FFA、CoA、acetyl-CoA含量)均较M组显著
表3 各组细胞中糖酵解相关因子蛋白及mRNA的相对表达量比较(x±s,n=3)
蛋白 mRNA
组别
HIF-1α GLUT-4 LDHA PDK1 PFKFB3 HIF-1α GLUT-4 LDHA PDK1 PFKFB3
C组 0.31±0.08 1.22±0.14 0.18±0.04 0.47±0.06 0.25±0.07 1.00±0.11 1.00±0.06 1.00±0.25 1.00±0.15 1.00±0.27
M组 1.49±0.11 a 0.33±0.05 a 1.31±0.09 a 0.90±0.08 a 1.20±0.07 a 3.21±0.26 a 0.45±0.07 a 2.39±0.25 a 2.92±0.24 a 3.98±0.36 a
T组 0.99±0.06 b 0.60±0.11 b 0.90±0.09 b 0.69±0.09 b 0.75±0.06 b 1.71±0.15 b 0.75±0.02 b 1.55±0.09 b 2.17±0.12 b 1.96±0.12 b
P组 0.56±0.09 b 0.61±0.04 b 0.47±0.07 b 0.61±0.11 b 0.56±0.08 b 1.98±0.13 b 0.76±0.09 b 1.53±0.06 b 1.90±0.19 b 1.59±0.14 b
T+P组 0.35±0.05 cd 1.05±0.05 cd 0.18±0.04 cd 0.40±0.05 cd 0.29±0.05 cd 1.37±0.11 cd 0.91±0.02 cd 1.28±0.10 1.45±0.05 cd 1.08±0.07 cd
a:与C组相比,P<0.05;b:与M组相比,P<0.05;c:与T组相比,P<0.05;d:与P组相比,P<0.05。
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