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JNK/Smad3信号通路和自噬在多柔比星致H9C2心肌细胞肥大中的医学作用

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  • 论文编号:el2018052015075116926
  • 日期:2018-05-19
  • 来源:上海论文网
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本文是一篇医学论文,世界上医学主要有西方微观西医学和东方宏观中医学两大系统体系。医学的科学性在于应用基础医学的理论不断完善和实践的验证,例如生化、生理、微生物学、解剖、病理学、药理学、统计学、流行病学,中医学及中医技能等,来治疗疾病与促进健康。(以上内容来自百度百科)今天上海论文网为大家推荐一篇医学论文,供大家参考。
 
1 引言
 
目前恶性肿瘤发病率逐年升高,已成为了一类流行性疾病,死亡率居于所有疾病的首位,是临床难以攻克的壁垒,严重威胁着人类健康[1]。据统计,2012 年新发癌症患者达 1410 万人,预计到 2030 年将达到 2220 万人[2]。另外,国际癌症中心的研究结果显示:对于癌症患者和死亡病例,大多数来自于发展中国家,其中癌症病例占了 56%,而死亡病例更加明显,高达 64%[3]。近些年来,随着癌症患者的早期诊断和相关治疗手段的进步,癌症患者的存活率较前显著性提高[4]。鉴于肿瘤新疗法(如药物或细胞靶向治疗)的局限性,化疗仍是肿瘤内科治疗最常规的治疗手段。化疗,是利用药物的细胞毒性,杀死肿瘤细胞或者抑制肿瘤细胞的生长繁殖或者促进肿瘤细胞分化的一种治疗手段。化疗是一种全身性治疗,对原发灶、转移灶和亚临床转移灶均能起到效果。蒽环类抗生素,是近几十年来研究较多,同时发展也较快的一类抗癌药物[5],应用较广泛,如乳腺癌、肺癌、胃癌、膀胱癌、软组织肉瘤、成骨肉瘤、皮肤癌、急性白血病等均有应用[6],通过造成 DNA 的不可逆损伤发挥作用。多柔比星(doxorubicin,Dox,阿霉素 driamycin,ADM)是蒽环类抗生素中最常用的一种,是第二个被科研人员研制出来的蒽环类抗肿瘤药物。此类药物属于非特异性周期抑制剂,对 S期作用效果最显著,对 G1、G2、M 期的效果也较佳。Dox 是一种糖苷类抗生素,提取自波赛链霉菌变种链霉菌的发酵液中[5]。自从上世纪 70 年代,多柔比星开始应用于临床,效果肯定,但是其不可逆的心脏损伤(急性和慢性毒性)限制其临床应用[7]。根据 Dox的新陈代谢特点,其主要蓄积在肝脏、心脏和肾脏,Dox 的慢性心脏毒性严重者可发生充血性心力衰竭[8]。
心肌肥厚是心力衰竭的早期表现,是为了维持或者增加心脏输出的一种重要的适应性反应,心肌肥厚早期未心肌纤维化时主要表现为心肌间质成分的改变、心肌细胞的肥大以及心脏的循环泵功能与顺应性降低。心肌肥厚是许多心脏疾病发展的一个重要阶段,结构上由可逆性向不可逆性的方向改变[9],功能上由代偿期向失代偿期转变,因此研究心肌肥厚和心肌细胞肥大的详细机制,有望阻断心力衰竭的发生和发展,意义重大。Dox 的心脏毒性主要包括急性或者亚急性毒性(主要表现为心脏电活动的异常)、慢性心脏毒性(晚期主要表现为充血性心力衰竭)和迟发性心脏毒性,大量的研究主要集中在心脏的急性毒性(心肌细胞坏死、凋亡等)[10, 11]以及慢性心力衰竭发生时的相关机制[12, 13],而 Dox 导致心力衰竭的早期或者超早期是否出现心肌细胞肥大尚未明确,如果Dox 所致的药物依赖性心脏毒性的过程中存在心肌细胞肥大的情况,研究 Dox 致心肌细胞肥大的作用机制,有望通过阻断主要作用靶点减轻心脏毒性的发生,扩大其临床应用范围。丝苏氨酸蛋白激酶(ser-ine-threonine protein kinase,MAPKs)广泛存在于细胞内,对细胞进行各种生物学效应起着重要作用,它包含连续的信号激活步骤,依次由 MAPK激酶激酶 MKKK 激活 MAPK 激酶 MKK,然后激活 MAPK 其可将细胞外的信号转到至细胞内,进而进入细胞核内,从而影响细胞的增殖、分化等,其信号通路主要有 ERK1/2、P38 激酶和 JNK 信号通路[14]。JNK 信号通路会受到很多因素的影响,如紫外线、缺血再灌注的刺激因素,肿瘤坏死因子 TNF-α、白介素 IL 等细胞因子,表皮生长因子 EGF等。正常情况下,JNK 位于细胞质内,一般活化时,先由 JNK 双磷酸化的功能区(由苏氨酸、脯氨酸、酪氨酸组成)与 JNK 下游的 c-jun N 段的活化区结合,进而使 JNK 的63 和 73 位丝氨酸残基发生磷酸化,导致其活化,进而进入细胞核内发挥其生物学功能[15]。有研究表明 JNK 可能是通过阻断激活 T 细胞核因子(nuclear factor of activatedT-cells ,NFATc)脱磷酸化,进而导致其进出细胞核障碍,从而影响心肌肥厚[16]。同时还有学者研究表明 JNK 在心脏压力负荷过重导致心肌肥厚模型中被激活,用相关手段抑制 JNK 信号通路后,能抑制由于压力负荷导致的心肌肥厚[17]。以上研究均表明 JNK信号通路在介导心肌肥厚中发挥着重要作用,其是否在 Dox 导致心肌损伤中发挥作用还有待进一步研究。
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2 实验仪器、材料和试剂
 
2.1 细胞
大鼠 H9C2 心肌细胞系,来源于中国科学院典型培养物保藏委员会细胞库
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2.4 主要试剂配制
1×PBS(磷酸缓冲盐溶液)准备工作:2L 烧杯、2L 量筒、转子、4 个 500ml 的可高压灭菌的瓶子,自来水洗干净,超纯水冲洗 3 遍,烘干备用。接 1600ml 超纯水于准备好的烧杯中,将 PBS 倒入,放入转子,置于磁力搅拌器上(盖上细胞薄膜,防止液体溅出),待 PBS 完全溶解后(液体澄清),调 PH 至 7.3,定容至 2L,混匀后,分装至 4 个 500ml 的准备好的蓝盖瓶子中,贴上灭菌指示条(标记日期、溶液名称、配方、配制者),高压灭菌 121℃,30min,灭菌完成后,拧紧瓶盖,待恢复室温后放入细胞间 4℃备用。DMEM 高糖培养基准备工作:清洁生物安全柜,然后,紫外线灭菌 30min(紫外灯管定期检测,无法达到灭菌要求时及时更换),正式实验操作前吹风 10min 左右;500mlHyClone 高糖培养基、FBS、青-链霉素(100x),室温 20min。10%的高糖 DMEM 配制:配制 50ml(44.55ml 高糖 DMEM 培养基、4.95mlFBS、0.5ml 100x 青-链霉素),按照配方加入 50ml 离心管,混合均匀,实验用或者放入 4℃冰箱备用(标记日期、溶液名称、配方、配制者)。0.1%的高糖 DMEM 配制:配制 50m(l49.45ml 高糖 DMEM 培养基、0.05mlFBS、0.5ml100x 青-链霉素),按照配方加入 50ml 离心管,混合均匀,实验用或者放入 4℃冰箱备用(标记日期、溶液名称、配方、配制者)。
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3 实验方法 .......... 13
3.1 实验技术 .......13
3.1.1 细胞培养 ...........13
3.1.2 细胞免疫组化 .......14
3.1.3Western Blot........15
3.1.4 蛋白提取 ...........16
3.1.5 蛋白浓度测定(BCA 试剂盒)..........17
3.1.6 调节蛋白浓度 .......17
3.1.7 细胞表面积测量 .....17
3.1.8 单个细胞总蛋白检测方法 .....18
3.2 实验分组 .......18
3.3 统计学处理 .....20
4 实验结果 .......... 21
4.1 DOX致 H9C2心肌细胞肥大 ..........21
4.1.1Dox 对 H9C2心肌细胞表面积的影响 ......21
4.1.2Dox 对单个 H9C2心肌细胞的总蛋白的影响 ........22
4.1.3Dox 对 H9C2心肌细胞肥大标志蛋白表达的影响 ....22
4.1.4Dox 对 H9C2心肌细胞肥大标志蛋白 ANP 表达的影响 ........24
4.2DOX引起 H9C2心肌细胞自噬降低 .....24
4.3DOX引起 H9C2心肌细胞 JNK/SMAD3 信号通路磷酸化增强..........25
4.4 自噬降低促进 DOX致 H9C2心肌细胞肥大作用 ..........27
5.结论...... 41
 
4 实验结果
 
4.1 Dox 致 H9C2心肌细胞肥大
H9C2细胞是 Kimes B 以及 Brandt B,从 BD1X 大鼠胚胎心脏组织的克隆细胞株亚克隆得到,有心肌细胞的特点,具有分裂特性,常作为心脏相关实验的细胞模型[33-35]。通过配药时查阅的文献,选用多柔比星的作用浓度为 0.5μmol/L,实验发现,相比于对照组,Dox 组心肌细胞表面积增大,单个细胞蛋白总量增加,心肌肥大标志蛋白 c-Myc、α-SMA、ANP 的表达较前增加,说明 Dox 作用浓度在 0.5μmol/L 时导致 H9C2心肌细胞肥大。Dox 对 H9C2心肌细胞肥大标志蛋白 c-Myc、α-SMA 表达的影响通过药物处理,提取蛋白行 Western Blot,从图 3 可以看出,心肌肥大标志蛋白c-Myc、α-SMA,加药组的表达高于对照组,有统计学意义(P<0.05).
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结论
 
恶性肿瘤严重威胁着人类身心健康,无论从心理还是身体都极大的危害着人类的生命安全,并成为了 21 世纪人类死亡的主要原因之一[38]。Dox 是目前临床上使用最广泛,最成功和最有效的广谱抗肿瘤药物之一,常用于治疗各种恶性肿瘤和白血病,作用机制为:药物插入 DNA 中,破坏 DNA 三级结构(拓扑异构酶Ⅱ裂解 DNA),细胞毒作用可发生在肿瘤细胞增殖的各个时期,但对 S 期细胞作用效果最强[39]。但是由于 Dox的心脏毒性作用,临床应用中受到了极大的限制。一方面,Dox 的心脏毒性可加重疾病本身的进展,降低了患者抵抗外界的能力,加速患者的死亡;另外一方面,Dox 的心脏毒性本身可造成急性的恶性心律失常、心肌梗死或者心脏破裂等,还有因其慢性毒性造成充血性心力衰竭甚至死亡等[40]。美国的一项回顾性研究表明,Dox 的慢性心脏毒性所致的心力衰竭可能跟药物累积有关系,当药物浓度累积超过 550mg/m2时,充血性心力衰竭的发生率较高,达 26%以上,而其死亡率更不容忽视,高达 30%到 50%左右[41]。因此多年来,Dox 的心脏毒性一直是研究的热点,一些研究表明 Dox 的心脏毒性可能与体内的氧化应激、钙超载、线粒体损伤、细胞凋亡、自噬等分子机制有关[42-44],但迄今为止,详细的机制仍未完全阐明。心肌肥厚是心肌对抗外界压力的一种适应性反应,是心血管疾病发生发展的一个独立危险因素,同时也是充血性心力衰竭的早期表现,病理性心肌肥厚主要表现为心肌细胞肥大、蛋白质蓄积、心肌间质的改变以及心脏胚胎基因如 ANP、心房脑钠肽(brainnatriuretic peptide,BNP)的再表达,已有研究表明在病理性心肌肥厚的早期即心肌细胞肥大时进行干预,可有效逆转心肌肥厚[45]。近些年来,Dox 的心脏毒性研究主要集中在急性毒性以及慢性毒性的心力衰竭阶段,而充血性心力衰竭的早期的机制研究尚少。#p#分页标题#e#
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参考文献(略)
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