- 课题背景
心肌肥大是心肌长期超负荷而产生的一种强有力代偿应答。因高血压或主动脉瓣狭窄时,心室收缩期负荷增重,长期周围血管阻力增高,以及儿茶酚胺、血管紧张素II等物质分泌增加,刺激心肌细胞肥大,左室壁肥厚。虽然初期心肌肥厚因心室壁增厚, 心肌收缩功能改善,是一种有益的代偿性过程。但是在持久病理性应急情况下, 心肌肥大伴随着间质纤维化、收缩功能失调以及基因表达、能量代谢和电生理特征的异常, 最终导致了失代偿性的心功能衰竭。
心肌肥大的发生发展涉及到诸多因素,机制尚未完全阐明。今年来,发现了许多在心肌肥大和心功能衰竭过程中起重要作用的信号通路:酪氨酸激酶受体 gp1300、小G蛋白、血管紧张素II、Gq 和蛋白激酶C、丝裂素活化蛋白激酶、钙信号等。
唾液酸酶(neuraminidase,NEU),又称为神经氨酸酶,是一种alpha;—糖苷键水解酶,能够消除不同糖缀合物的非还原性末端的唾液酸残基。唾液酸酶在生命体中广泛存在,在哺乳动物体内共发现了 4 种唾液酸酶,根据剪切底物的不同以及在细胞内分布的不同,将其分别命名为 Neu1、Neu2、Neu3 和 Neu4[1]。
唾液酸酶在许多生理过程起着重要的作用,包括细胞增殖、凋亡、粘附和免疫监督。近年来的研究表明,Neu1 的表达水平变化与多种肿瘤的恶化程度有关。
Neu1 多表达在溶酶体中,它需要与PPCA和 beta;-gal形成复合物以发挥其功能。弹性蛋白结合蛋白 (EBP) 是 beta;-gal 的剪切突变体,可在细胞表面与Neu1 和 PPCA 形成复合物,细胞表面 Neu1 的活性是弹性蛋白原释放的先决条件,唾液酸酶抑制剂可抑制人皮肤成纤维细胞、主动脉平滑肌细胞金额耳软骨细胞中弹性纤维的组装,并引起弹性纤维的合成受损,当外源过表达 Neu1 后可成功逆转这些现象[2]。
Neu1 可通过剪切 LAMP1 的唾液酸修饰,从而抑制溶酶体的胞外分泌作用。由于肿瘤细胞的溶酶体胞外分泌作用加剧后,水解酶和外泌体的分泌增加,可促进基质的侵袭和侵袭信号的传播以及化疗药物的清除[3];在 Arf 基因敲除的小鼠模型中发现,Neu1 低表达后,有利于形成侵袭性的多形性肉瘤,促进上皮和间叶细胞标识分子以及溶酶体胞外分泌因子 LAMP1 和 Myosin-11 的表达[4]。
翟延红等人检测了人膀胱正常上皮细胞 HCV29、非浸润性膀胱癌细胞 KK47 和浸润性膀胱癌细胞 YTS-1 中唾液酸的表达,分析发现伴随膀胱癌恶性程度的增高,唾液酸的表达增加且 Neu1 的表达下调[5]。
然而郭晓丽等人研究唾液酸酶 NEU1 siRNA 对人卵巢癌 OVCAR3 细胞的影响发现,NEU1 的敲除能有效抑制肿瘤细胞扩增,并能促进细胞凋亡。另外,细胞周期分析表明 NEU1 敲除促进了细胞周期G1 /S 期的转变[6]。
关于Neu1是否参与心肌肥大过程及其作用机制尚不明确,本实验将对此展开研究。目前研究心肌肥大的主要方式是建立心肌肥大模型。建立模型的方法主要有以下几种类型:1.压力过负荷型,主要通过缩窄腹主动脉或者主动脉弓;2.容量过负荷型,例如大鼠切除左肾后给予去氧皮质酮加盐水;3.激素诱导型,常用激素为异丙肾上腺素,甲状腺激素,肾素-血管紧张素-醛固酮等 4.转基因型。本研究拟采用小鼠主动脉弓缩窄术(TAC)建立心肌肥厚模型。
本次试验使用Neu1心肌组织特异性敲除鼠来进行Neu1的低表达。条件性基因敲除小鼠采用的是Flox/Cre系统。通过基因打靶,把两个loxP位点放到小鼠目的基因一个或多个外显子的两边,该小鼠和组织特异性表达Cre酶的小鼠进行杂交后,可以在特定的组织和细胞中敲除该基因,而该基因在其他组织或细胞中表达正常。
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