缺氧预处理对离体心肌细胞膜和线粒体缝隙连接蛋白43表达的影响

远端缺血预处理对心肌保护作用的研究现状及进展张赫男，侯静波摘要：急性ST 段抬高型心肌梗死患者应尽早进行再灌注治疗，但梗死相关血管的再通可导致缺血再灌注损伤。

远 端缺血预处理(RIPC )作为近年来比较新颖的概念，能保护心肌免于缺血再灌注损伤，并减少心肌梗死的面积。

本文对远端缺血预处理的心肌保护机制和临床应用进展予以阐述。

关键词： 心肌梗死； 缺血预处理； 再灌注损伤文章编号： 1008-0074 (2021)01-105-03 中图分类号： R542.22 文献标识码： ADoi ： 103969/ji s n1008-0074202101 28Research current condition and progress of myocardial protection effect of remote ischemic precond-- tioning/ZHANG He - nan , HOU Jing - bo//Department of Cardiology , Second Affiliated Hospital of Harbin Medical U ­niversity , Harbin, Heilongjiang, 150081, ChinaCorresponding author ： HOUJing -bo , E-mail ： jingbohou @Abstract ：PatientswithacuteSTelevationmyocardialinfarctionshouldreceivereperfusiontherapyassoonaspo s ible ，butinfarctrelatedve s elsrecanalizationmayleadtoischemiareperfusioninjury (IRI ) Asanovelconceptinrecentyears ，re-moteischemicpreconditioning (RIPC )canprotectmyocardiumfromIRIandreducemyocardialinfarctionsize Thepres- entarticlesetsreviewformyocardialprotectionmechanismofremoteischemicpreconditioningandclinicalapplicationpro- gre s ofRIPCKeywords ：Myocardialinfarction ；Ischemicpreconditioning ； Reperfusioninjury后的心肌梗死面积，这种现象称为远端缺血预处理（Re-moteischemicpreconditioning ， RIPC ）， 即通过对远离心脏的器官及组织如肢体远端等进行数次短暂的缺血处理， 以此激发机体对缺血再灌注损伤保护机制的启动来达到对靶器官（通常为心脏和大脑）的保护，此后在多种动物模型以及多 种器官的研究中都验证了其有效性［7 — 8］。

缺氧条件对细胞信号传递及转录调控的影响研究细胞是构成生物体的最小单位，而氧气是细胞呼吸作用的必需物质。

在缺氧条件下，细胞的代谢和生理功能将受到严重影响。

本篇文章将讨论缺氧条件对细胞信号传递及转录调控的影响。

一、缺氧条件对细胞信号传递的影响细胞间的信息传递通过信号转导通路完成，而缺氧条件下，会导致信号传递途径的改变。

例如，在肿瘤细胞中，缺氧可以引起乳酸酸化，从而导致细胞外基质的酸化，这会进一步增加细胞外环境中的乳酸浓度，激活PI3K/Akt信号通路，增强肿瘤细胞的生存和侵袭能力。

另外，缺氧条件下，细胞内氧化还原状态的改变会影响蛋白质修饰，包括磷酸化、乙酰化等。

以线粒体为例，细胞缺氧后，线粒体内ATP水平下降，会导致蛋白质乙酰化程度的改变，从而影响线粒体内的蛋白质功能。

二、缺氧条件对转录调控的影响缺氧条件下，细胞会出现一系列转录因子的表达改变。

其中，HIF-1（hypoxia inducible factor 1）是最为重要的转录因子之一。

HIF-1由HIF-1α和HIF-1β两个亚单位组成，其中HIF-1α在缺氧条件下被稳定并积累，可以激活一系列靶基因的表达，包括VEGF、Glut-1等。

这些基因调控细胞的进一步生存和适应缺氧的能力。

此外，缺氧条件下，还会影响一些组蛋白修饰酶的表达，如HAT、HDAC等。

这些修饰酶的变化会影响组蛋白的翻译后修饰，从而影响基因转录的进行和组蛋白的染色体结构。

三、缺氧条件下其他细胞生理功能的影响除了影响细胞信号传递和转录调控外，缺氧条件下还会影响细胞的其他功能。

例如，光合细胞在缺氧条件下，会降低光合作用的速率，以减少氧的消耗。

心肌细胞缺氧后，酸化会导致Ca2+离子内流，从而影响细胞内的离子平衡，最终影响心肌细胞的收缩功能。

综上所述，缺氧条件对细胞的影响是多方面的。

除了直接影响细胞生命活动外，还会影响其信号传递和转录调控，从而影响细胞在适应缺氧环境中的功能和适应能力。

研究缺氧条件下细胞的生理与分子机制，对于人类疾病的治疗和预防具有十分重要的意义。

二氮嗪后处理联合预处理对心肌缺血再灌注损伤作用的研究鹿欣;陈克彪;马磊;张志东;夏涛【摘要】目的探讨二氮嗪后处理联合预处理对离体大鼠心肌缺血再灌注损伤的作用.方法 48只Wistar大鼠,建立离体心脏Langendorff装置灌流模型,随机分为如下6组:①对照组(Con组):左冠状动脉前降支(left anterior descending artery,LAD)阻断45min,复灌120min.②后处理组(Pos组):LAD开放时主动脉灌注管给予6次10秒开放/10秒阻断.③二氮嗪后处理组(Dpo组):二氮嗪(50μmol/L)干复灌时给予.④二氮嗪预处理组(Dpr组):LAD阻断前给予二氮嗪(50μmol/L).⑤联合组(Cbm组):LAD阻断前、后分别给予二氮嗪(50μmol/L).⑥阻滞剂组(Dhb 组):LAD阻断前、后分别给予二氮嗪(50μmol/L)和5-羟基葵酸盐(100μmol/L).结果与Con组、Dhb组比较,Pos组、Dpo组、Dpr组、Cbm组的心肌线粒体Flameng评分、心率-收缩压乘积、左心室内压瞬间最大变化速率及冠脉流出液在复灌后各时间点增高(P＜0.05),LDH漏出量减少,SOD含量较高,CK及MDA含量低(P＜0.05),Cbm组未表现出叠加效应(P＞0.05).结论二氮嗪后处理联合预处理对离体大鼠心肌缺血再灌注损伤有保护作用,但与二氮嗪药物预处理、后处理比较未表现出明显的叠加保护作用.【期刊名称】《泰山医学院学报》【年(卷),期】2011(032)012【总页数】4页(P893-896)【关键词】二氮嗪;缺血/再灌注损伤;后处理;预处理【作者】鹿欣;陈克彪;马磊;张志东;夏涛【作者单位】泰山医学院附属泰山医院心脏血管外科,山东泰安271000;泰山医学院附属泰山医院心脏血管外科,山东泰安271000;泰山医学院附属泰山医院心脏血管外科,山东泰安271000;泰山医学院附属泰山医院心脏血管外科,山东泰安271000;泰山医学院附属泰山医院心脏血管外科,山东泰安271000【正文语种】中文【中图分类】R972.4缺血预适应对缺血心肌可发挥强大的内源性保护作用[1]，但却没有能够在临床上得到应用。

miRNA对心肌细胞缺血再灌注损伤的干预作用机制研究进展符珍珍1，彭瑜2，张钲21 兰州大学第一临床医学院心脏中心，兰州730000；2 兰州大学第一医院心脏中心摘要：心肌缺血再灌注损伤（MIRI）是急性心肌梗死患者预后不良的主要因素，也是血流再通治疗所面临的主要挑战。

现有研究表明，部分miRNA能够通过抑制程序性细胞死亡因子4、磷酸酶和紧张素同源物、Toll样受体4、肿瘤坏死因子超家族家族成员FASLG蛋白、分泌型磷蛋白1等蛋白表达，减少凋亡蛋白的活性及表达量，减少细胞凋亡，从而减轻MIRI。

miRNA还可通过调节氧化应激和线粒体能量代谢、调节细胞自噬和细胞增殖等机制，达到减轻MIRI的目的。

实验研究发现，多种手段调节miRNA表达，有助于减轻MIRI动物心肌细胞凋亡。

然而目前相关技术并不完善，基于miRNA治疗方案的临床应用尚有待进一步研究。

关键词：微小RNA；心肌缺血再灌注损伤；细胞凋亡；细胞自噬；细胞增殖doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2023.32.027中图分类号：R542.2 文献标志码：A 文章编号：1002-266X（2023）32-0112-04急性心肌梗死（AMI）是全球心血管疾病患者死亡的主要原因之一［1］，随着各种药物和再灌注技术的应用，AMI患者急性期病死率有所下降，但仍然高，高病死率与心肌梗死面积的增加密切相关［2］。

研究表明，心肌缺血再灌注损伤（MIRI）是导致再灌注后心肌梗死面积增加的主要原因［3-4］。

MIRI可引发一系列不良生物学效应，包括氧化应激和炎症反应加剧、凋亡相关信号通路激活、细胞内钙超载、线粒体功能障碍、细胞膜功能损害及微血管损伤等，这些因素加重组织缺氧损伤并扩大了梗死面积［5-7］。

微小RNA（miRNA）是一类分子量在21~25 nt的非编码RNA［8］，参与基因转录后表达调控，能通过促进体内各种mRNA的降解和沉默［9］，导致细胞生理功能改变，并最终影响疾病的发生发展［10］。

㊃综述㊃PKM2对心肌缺血保护作用的研究进展孙菡阳㊀张艳㊀曾彬430060武汉大学人民医院心血管内科,心血管病湖北省重点实验室,武汉大学心血管病研究所通信作者:曾彬,电子信箱:zengbinwhu0272008@DOI:10.3969/j.issn.1007-5410.2024.02.016㊀㊀ʌ摘要ɔ㊀PKM2是丙酮酸激酶的同工酶之一,在心血管系统的生理和病理过程中发挥重要作用㊂PKM2在缺血损伤心脏中的表达显著增加,可通过调节心肌细胞周期㊁抑制细胞凋亡㊁促进血管新生等保护心肌细胞免受缺血损伤㊂PKM2治疗心肌缺血具有潜在前景,可能为患者提供新的治疗选择㊂ʌ关键词ɔ㊀PKM2;㊀心肌缺血;㊀缺氧诱导因子1α;㊀活性氧;㊀血管新生基金项目:国家自然科学基金(81570333㊁81270271);国家自然科学基金青年科学基金项目(30900609);中央高校基本科研业务费专项资金(2042020kf1014)Research progress in the protective effect of PKM2on myocardial ischemia㊀Sun Hanyang,ZhangYan,Zeng BinDepartment of Cardiology,Renmin Hospital of Wuhan University,Hubei Key Laboratory of Cardiology, Cardiovascular Research Institute,Wuhan University,Wuhan430060,ChinaCorresponding author:Zeng Bin,Email:zengbinwhu0272008@ʌAbstractɔ㊀As one of the isoenzymes of pyruvate kinase,PKM2plays an important role in the physiological and pathological processes of cardiovascular system.The expression of PKM2is significantly increased in ischemic injured heart,which can protect cardiomyocytes from ischemic injury by regulating cardiomyocyte cycle,inhibiting apoptosis and promoting angiogenesis.PKM2treatment for myocardialischemia is a promising strategy that may provide new treatment options for patients.ʌKey wordsɔ㊀PKM2;㊀Myocardial ischemia;㊀Hypoxia-inducible factor-1α;㊀Reactive oxygen species;㊀AngiogenesisFund program:National Natural Science Foundation of China(81570333,81270271);Youth Fundof the National Natural Science Foundation of China(30900609);Fundamental Research Funds for theCentral Universities(2042020kf1014)㊀㊀心肌缺血是由于冠状动脉出现狭窄㊁阻塞使心肌的血液灌注减少,供氧降低,不能支持心脏正常工作的一种病理状态㊂心肌缺血后,氧化代谢受抑,致使高能磷酸化合物储备降低,细胞功能随之发生改变,最终导致不可逆性心肌损伤㊂丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)作为糖酵解途径的限速酶之一,能够在低氧条件下产生ATP并调节葡萄糖消耗,在细胞代谢中起关键作用㊂PK是癌症㊁心脏衰竭和肾脏疾病中糖酵解通量的重要调节剂[1]㊂该酶以四种同工酶的形式存在于哺乳动物中:PKR㊁PKL㊁PKM1和PKM2㊂PKM2为增殖细胞和癌细胞中的主要同工型,可通过糖酵解等多种途径影响癌症的发展进程㊂据报道,PKM2在胚胎发育过程中和出生后立即表达,可调节出生后心肌细胞周期并保护心肌免受缺血性损伤[2]㊂而心肌细胞特异性PKM2敲除的小鼠表现出心脏功能障碍,存活率降低,RNA测序也显示PKM2缺失的心肌细胞的心脏能量㊁应激反应㊁血管新生途径减少[3]㊂本文阐述PKM2在心肌缺血中的作用,旨在为心肌缺血的防治提供参考㊂1㊀PKM2的结构和功能1.1㊀PKM2结构PKM2主要以高PK活性的四聚体形式和低PK活性的二聚体形式存在于细胞质㊁细胞核和线粒体中㊂PKM2的四聚体主要存在于分化的组织和正常增殖的细胞中,可促进氧化磷酸化为细胞供能㊂PKM2的二聚体主要在高代谢细胞中活跃,可增加糖酵解中间产物,促进合成代谢㊂在正常分裂的细胞中,PKM2解离为二聚体是一个可逆的过程,二聚体可聚集成四聚体,恢复PK活性并产生ATP[4]㊂PKM2四聚体与二聚体之间的转换可通过变构调节和磷酸化㊁乙酰化等翻译后修饰进行㊂果糖-1,6-二磷酸(fructose-1,6-bisphosphatase,FBP)是最著名的变构调节剂之一,可与PKM2可逆性结合使PKM2四聚体化,而FBP释放使PKM2解离成二聚体,此外PKM2通过在Y-105的磷酸化㊁K433处的乙酰化等使FBP的结合亲和力降低,PKM2与FBP结合减少,进而诱导PKM2从四聚体到二聚体形式的转化[5]㊂PKM2二聚体与四聚体状态的比值决定了细胞内葡萄糖代谢是参与生物合成还是参与能量代谢[6],二者之间的动态平衡维持了细胞合成代谢和分解代谢阶段的平衡[4]㊂1.2㊀PKM2功能1.2.1㊀糖酵解功能㊀PKM2在细胞质中为四聚体形式,与底物磷酸烯醇式丙酮酸有高亲和力,酶催化能力强,为肿瘤细胞分化㊁增殖提供所需的能量[7-8]㊂PKM2四聚体拥有较高的PK活性,催化糖酵解最后一步,并将更多高能磷酸键转移给ADP,生成丙酮酸并产生ATP㊂1.2.2㊀非糖酵解功能㊀PKM2在细胞核中为二聚体形式,糖酵解活性低,具有蛋白激酶的活性,修饰多种重要的转录因子,调节它们的活性和下游基因的表达,在不同条件下发挥促进或抑制肿瘤细胞生长的作用,通过蛋白质-蛋白质相互作用和蛋白激酶活性调节基因转录和细胞周期进程[7-8]㊂研究发现,与其他组织相比PKM2磷酸化形式在心脏中最高,且与来自同一心脏组织的非心肌细胞相比PKM2在心肌细胞中优先磷酸化,这表示PKM2在心脏中具有酶活性和核定位作用[9]㊂在细胞核中,PKM2可与许多蛋白相互作用,如促凋亡转录因子(p53)㊁β连环蛋白(β-catenin)等㊂p53是一种促进心脏等器官凋亡的蛋白质,可导致非特异性组织损伤㊂PKM2在心脏中与p53相互作用,显著抑制p53表达从而减少心肌细胞凋亡[10]㊂β-catenin是一种转录调控因子,通过调控多个基因参与细胞增殖和生存,β-catenin在心肌缺血性损伤的情况下,具有保护心肌细胞的能力,可抑制细胞凋亡并减少心肌梗死面积[8]㊂PKM2通过β-catenin途径调节心肌细胞周期,延长细胞存活,改善缺血心脏的功能[2],对心脏具有保护潜力㊂目前对于PKM2在心脏中的非糖酵解功能的研究还比较有限,未来需要进一步探查其在心脏中的作用,为心血管疾病的治疗提供新见解㊂2㊀PKM2在心肌缺血中的作用成年期心肌细胞主要表达PKM1,PKM2的表达很低,但缺血心肌组织中的PKM亚型表达出现重大变化㊂心肌缺血损伤后,PKM1在心肌细胞中的表达减少,而PKM2的表达增加了1.8倍且其相关剪接因子增多[2,11]㊂此外,与正常心脏相比,慢性缺氧心脏的PK活性上调3.1倍,PKM2蛋白含量上调1.4倍[1]㊂这些变化显示,虽然成年期PKM2在心肌细胞中低表达,但当心脏出现病理性改变时其表达明显增加,提示PKM2可能在心肌缺血缺氧后发挥作用㊂2.1㊀PKM2与缺氧诱导因子1α(hypoxia-inducible factor-1α, HIF-1α)在缺氧条件下,HIF-1α在细胞核中积累,促进多个基因转录并触发细胞保护和代谢改变,HIF-1α的增加是对心肌缺血或梗死的第一个适应性反应,对缺血后的心脏具有保护作用[12]㊂HIF-1α与PKM2表达之间存在联系,HIF-1α可与PKM启动子中的缺氧反应元件结合,增强细胞对缺氧的反应[11]㊂研究表明,缺氧时HIF-1α的激活使心肌细胞中PKM2的表达增加,且PKM2可易位到细胞核中与HIF-1α相互作用[13]㊂PKM2在细胞核中作为转录因子促进HIF-1α的转录激活[14],而PKM2敲除的心肌细胞则表现为HIF-1α的积累减少[15]㊂此外,研究显示PKM2与HIF-1α的相互作用有助于缺血预处理对心肌缺血再灌注损伤的保护[15]㊂因此,心脏缺血损伤时激活的PKM2与HIF-1α形成正反馈环路,增强了细胞缺氧反应,为心肌缺血的治疗提供了可能㊂2.2㊀PKM2与活性氧(reactive oxygen species,ROS)心肌缺血时产生大量ROS,超过了抗氧化防御系统的能力,从而激活氧化应激,导致心肌功能障碍和坏死㊂PKM2是心肌细胞中ROS信号的传感器[15],参与ROS调节,ROS 的增加导致PKM2磷酸化增加,使PKM2的PK活性降低[16]㊂这种由氧化应激引起的PKM2二聚体形式的转化是将葡萄糖通量转移至磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway,PPP)所必需的,有助于消耗ROS的代谢反应,产生ROS解毒潜力[15]㊂研究表明,原儿茶醛治疗缺血损伤心脏的氧化应激反应是以PKM2依赖的方式实现的,通过增强PKM2核易位有效抑制ROS的生成,但当PKM2敲除时该功能减弱[8]㊂上述研究表明,PKM2与ROS的相互作用,有助于抑制氧化应激,减轻ROS对心肌细胞的损伤㊂2.3㊀PKM2调节能量代谢正常情况下心脏维持肌肉收缩和离子稳态的ATP主要来自有氧时葡萄糖的氧化磷酸化㊂心肌缺血时出现能量代谢障碍,机体向线粒体输送的氧气减少导致氧化磷酸化受损,这时缺血心肌的心脏功能主要取决于糖酵解[17-18]㊂在心肌缺血期间糖酵解代谢的增强对维持心肌细胞的存活和稳态至关重要,糖酵解产生ATP以维持心肌收缩力,防止心肌受损和心脏功能障碍[19]㊂PKM2四聚体在糖酵解中至关重要㊂研究表明,PKM2的缺失对小鼠心脏的代谢产生了影响,由于PKM2在心肌缺血损伤时上调,推测PKM2可通过促进糖酵解改变代谢途径,保持ATP的产生,以保护心肌免受缺氧损伤[20]㊂但糖酵解作用的增强也可使体内乳酸水平上升,且随着缺血时间延长导致细胞内pH值下降进而发生酸中毒㊂而二聚体形式的PKM2的低催化活性可缓解糖酵解,并允许葡萄糖衍生碳重定向到生物合成途径㊂PKM2四聚体与二聚体之间可通过变构调节等进行切换[21],这种转换能力可能对缺血心脏有利㊂2.4㊀PKM2调节心肌细胞周期哺乳动物心肌细胞在出生后不久发生细胞周期阻滞,因而成年哺乳动物心肌细胞不能显著增殖来修复受损心肌,但最新的研究表明,心肌细胞周期的阻滞可被逆转[22]㊂研究发现,PKM2在心脏发育过程中和心肌梗死后可调节心肌细胞周期,在小鼠心脏发育过程中敲除PKM2会导致心肌细胞周期停滞㊁心肌细胞数量减少以及心肌体积变小,而在心肌梗死后使用心肌细胞特异性PKM2修饰RNA,可发现心肌细胞分裂增加,心功能增强,长期生存率提高[2]㊂PKM2对心肌细胞周期的调节是通过β-catenin及合成代谢途径进行的㊂一方面,PKM2具有非酶促功能,可直接与心肌细胞核中的β-catenin结合㊂心肌缺血时,核PKM2与β-catenin的相互作用激活了心肌细胞中Cyclin D1和C-Myc的转录活性,促进G1/S期转化,使心肌细胞重新进入细胞周期,对抗缺血诱导的心肌损伤[2,8]㊂另一方面,PKM2具有酶促功能,可使葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)的表达增加并将葡萄糖碳流重定向到PPP合成代谢途径,使氧化应激及氧化损伤减少,从而抑制心肌细胞周期停滞,促进细胞增殖或心脏肥大[2]㊂PKM2通过激活这两条独立且协同的酶促和非酶促途径,促进小鼠心肌梗死后心肌细胞增殖和心肌再生[2]㊂然而,另一项研究显示,心肌梗死后PKM2基因缺失的小鼠心脏重构减少,心肌细胞增殖增多[23]㊂虽然这两项研究具有不同结果,但都表明了PKM2是心肌细胞周期的重要调节因子,可能为心脏再生修复提供新的治疗策略㊂2.5㊀PKM2抑制心肌细胞凋亡心肌缺血后,心肌组织代谢障碍,毒物代谢产物蓄积,最终引起细胞凋亡,抑制细胞凋亡则可降低心肌损伤的程度㊂PKM2在细胞凋亡中至关重要㊂一方面PKM2通过调节线粒体动力学来调节细胞凋亡㊂PKM2通过减少线粒体数量和增加线粒体大小来调节线粒体动力学,可易位至线粒体并促进线粒体融合㊁抑制线粒体裂变[24-25]㊂线粒体是受持续融合和裂变调节的动态细胞器,二者的平衡对维持线粒体的形态和功能至关重要㊂已证实抑制线粒体融合可增强缺血再灌注损伤诱导的心肌细胞凋亡,而融合增加则抑制凋亡[26],因此PKM2可通过促进融合来抑制细胞凋亡㊂另一方面PKM2通过调节线粒体蛋白调节凋亡㊂线粒体相关蛋白包括Bcl-2蛋白家族㊁Caspase-3等,这些蛋白质通过调节线粒体膜电位的变化,影响线粒体膜通透性,进而改变线粒体蛋白释放,调节细胞凋亡[27]㊂在肿瘤细胞中,PKM2作为蛋白激酶在线粒体中发挥作用,在T69处与Bcl-2相互作用并使其磷酸化,从而维持Bcl-2蛋白的稳定性并控制线粒体膜的通透性,抑制细胞凋亡[16,27]㊂研究发现,增强PKM2核易位可通过降低Bax/Bcl-2比值㊁减少Caspase-3形成来发挥抗凋亡作用,而PKM2敲除的小鼠心肌细胞凋亡水平则无显著变化[8]㊂这表明PKM2在心肌细胞中具有抗凋亡作用,有助于减轻心肌损伤,对心肌缺血具有治疗潜力㊂2.6㊀PKM2促进缺血心肌血管新生血管新生作为心肌缺血的重要代偿机制,是缺血心肌建立侧支循环的主要方式,可提高心肌对缺氧的耐受能力㊂PKM2对血管新生的促进作用,可能是改善心肌缺血的有效手段㊂2.6.1㊀PKM2促进内皮细胞(endothelial cells,ECs)增殖㊁迁移㊀ECs在成年期很少分裂,并处于静止状态,但它们保留了迅速引发新血管形成的能力[28]㊂应对刺激时,ECs迅速增殖并侵入缺血缺氧的组织,重建血管支撑,这一过程称为血管新生[29]㊂糖酵解作为ECs的主要代谢途径在血管新生中至关重要,被认为是ECs增殖㊁迁移和血管新生的驱动力[28]㊂ECs具有较高的糖酵解速率,可迅速增加葡萄糖代谢,以响应促血管新生信号[29]㊂研究表明,在心脏㊁骨骼肌等大型血管和微脉管中ECs主要表达PKM2,PKM2二聚体可通过增加ECs间的连接㊁迁移和细胞外基质附着来增加血管的形成[29-30]㊂PKM2缺失时损害了体内ECs的增殖和迁移,进而影响血管新生㊂研究显示,抑制PKM2后,小鼠ECs 的增殖㊁迁移和成管能力受到严重抑制[29,31]㊂因此,PKM2是内皮迁移和增殖的关键调节因子,其失活会影响血管扩张,阻止血管新生㊂2.6.2㊀PKM2上调血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的表达㊀VEGF是血管新生的重要调节因子,能直接刺激ECs迁移㊁增殖及分裂,并增加微血管通透性,促进血管形成㊂PKM2可调节VEGF的表达,当PKM2缺失时会出现VEGF诱导的血管渗漏,并因败血症而导致死亡[29]㊂在缺氧条件下PKM2通过调节细胞核中的核因子κB和HIF-1α来增加肿瘤生长过程中VEGF-A的分泌和血管新生[32]㊂研究显示,PKM2可直接与核因子κB p65亚基相互作用增加VEGF-A的转录,并通过外泌体分泌到细胞外以促进血管新生[33]㊂VEGF-A的上调主要通过HIF-1α的稳定来实现,研究表明,PKM2的缺失可对缺氧诱导的HIF-1α的积累和VEGF启动子产生负面影响,使低氧驱动的VEGF 启动子活性受损和缺氧诱导的VEGF-A分泌水平下降,最终导致VEGF分泌受损,影响血管新生[32]㊂PKM2通过调节VEGF促进肿瘤血管新生的作用已在这些研究中得到证实,但PKM2能否促进心脏中血管新生还需进一步研究㊂2.6.3㊀PKM2维持血管内皮钙黏蛋白(vascular endothelial-cadherin,VE-cad)内化㊀VE-cad是血管ECs间的主要连接蛋白,介导ECs连接的稳定并进行相关信号传递,在维持血管完整性㊁屏障功能中发挥重要作用[34]㊂PKM2位于表达VE-cad的ECs连接处,对VE-cad介导的ECs间的连接稳定性至关重要[35]㊂当PKM2缺乏或作用受抑时,VE-cad在ECs的分布不连续㊁细胞间连接不稳定且有细胞间隙[29,35]㊂研究显示,PKM2的活性及其介导的局部ATP的产生可调节VE-cad的动态和内化,参与血管屏障功能的维持,敲除PKM2使内皮连接附近的ATP水平降低,进而阻碍了VE-cad的内化,导致紧密连接和屏障功能退化,损害相邻内皮细胞的连接重构㊁迁移,使血管新生受损[35]㊂因此,PKM2可通过调节VE-cad内化维持血管完整性参与血管新生㊂2.7㊀PKM2调节心肌缺血中的炎症心肌缺血后大量炎症细胞浸润,使心肌细胞坏死和凋亡的范围逐步扩大,加速心功能恶化,抗炎可减轻心肌功能障碍㊂PKM2是许多炎症因子的关键调节因子,其二聚体形式具有促炎性[36]㊂PKM2使转录因子STAT3磷酸化,促进白细胞介素(interleukin,IL)-6和IL-1β的产生及表达,发挥促炎作用[37]㊂然而,PKM2的四聚体形式具有抗炎作用㊂研究证实,使用DASA-58和TEPP-46激活PKM2可促进其形成四聚体形式,防止PKM2二聚体形式的核易位,从而抑制促炎症因子IL-1β的产生,并促进抗炎症因子IL-10的产PKM2:M2型丙酮酸激酶;HIF-1α:缺氧诱导因子1α;ROS:活性氧;G6PD:葡萄糖-6-磷酸脱氢酶;PPP:磷酸戊糖途径;β-catenin:β连环蛋白;ECs:内皮细胞;VEGF-A:血管内皮生长因子A;VE-cad:血管内皮钙黏蛋白;IL:白细胞介素图1㊀PKM2对心肌缺血的保护作用生[38]㊂研究表明,TEPP-46治疗显著减少单核细胞及巨噬细胞的浸润,降低IL-1β㊁IL-18水平,缓解了炎症体的激活,从而减轻炎症反应[39]㊂DNA氧化损伤和炎症应激诱导PKM2核表达,导致炎症和心肌细胞死亡,使用DASA-58和TEPP-46抑制PKM2核易位后减轻了这些影响[40]㊂这些研究表明,虽然PKM2二聚体可促进炎症因子释放,但抑制PKM2核易位或促进其四聚体化可能成为治疗心肌缺血炎症的有效方法㊂3㊀小结与展望心肌缺血是威胁人类健康的重要疾病之一,其重要特征是ROS的过量产生㊁心肌细胞凋亡㊁炎症细胞浸润等㊂PKM2在缺血心脏中显著增加,对心脏具有保护作用,可通过与HIF-1α及ROS相互作用㊁调节心肌细胞周期㊁抑制心肌细胞凋亡,来保护心肌细胞免受缺血损伤(图1)㊂心肌缺血治疗的核心是恢复缺血区血运,因此促进血管新生,建立缺血区域侧支循环,对心肌缺血的治疗十分重要㊂PKM2是血管新生的关键调节因子,可通过促进ECs增殖㊁迁移,调节VEGF和VE-cad来促进血管新生,有利于缺血区域的血运恢复㊂PKM2二聚体是炎症的关键调节因子,可促进炎症反应,但四聚体形式的PKM2发挥抗炎作用,靶向调控PKM2的治疗措施可能对心肌缺血有效㊂目前PKM2在心脏中的研究较少,因此需要更多实验证实PKM2在心肌缺血中的作用及机制,为心肌缺血治疗提供不同思路㊂利益冲突:无参㊀考㊀文㊀献[1]Handzlik 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TRPV4在心肌细胞缺氧损伤中的作用及机制研究陈卓;秦昆;何玥颖;魏朋;谢高倩;苗路伟;陈克明【期刊名称】《中国病理生理杂志》【年(卷),期】2022(38)7【摘要】目的:探究瞬时受体电位阳离子通道V亚家族成员4(transient receptor potential cation channel subfamily V member 4,TRPV4)在H9C2细胞中缺氧环境下的作用机制。

方法:采用H9C2细胞建立缺氧损伤模型,检测缺氧不同时间细胞内乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)释放率、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量、活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平及过氧化氢酶(catalase,CAT)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性。

将细胞分为常氧组(0 h)、HC-067047(TRPV4抑制剂)预处理+常氧(0 h)组、缺氧(24 h)组和HC-067047预处理+缺氧(24 h)组,使用Fluo-4 AM检测细胞内Ca^(2+)含量,JC-1检测线粒体膜电位,Western blot检测TRPV4蛋白水平,RT-qPCR检测TRPV4的mRNA水平,DCFH-DA检测ROS含量,酶标仪检测CAT和SOD活性,CCK-8法检测细胞活力。

结果:与0 h组相比,随着缺氧时间的延长,LDH 释放率提高(P<0.05),细胞内ROS和MDA含量上升(P<0.05),CAT和SOD活性增强(P<0.05),氧化损伤逐渐加重并在24 h达到顶峰。

此外,缺氧后细胞出现钙超载现象,线粒体膜电位下降,TRPV4被激活。

使用TRPV4抑制剂HC-067047预处理后,H9C2的氧化损伤明显被抑制,细胞活力上升(P<0.05),并且钙超载现象和线粒体膜电位下降均有所逆转。

缺氧后线粒体钙水平缺氧是指机体组织或细胞由于某种原因造成氧供应不足的状态。

线粒体是细胞内的一个重要器官，它在细胞内负责产生能量，并参与调节细胞内的钙离子水平。

缺氧会对线粒体功能产生严重影响，导致线粒体钙水平异常。

本文将以缺氧后线粒体钙水平为主题，探讨缺氧对线粒体功能和钙离子调节的影响。

一、缺氧对线粒体功能的影响缺氧会导致线粒体内氧供应不足，影响线粒体的正常功能。

线粒体是细胞内的能量工厂，通过氧化磷酸化过程产生ATP，为细胞提供能量。

缺氧会降低线粒体内的氧分压，使线粒体无法正常进行氧化磷酸化反应，导致ATP合成减少。

此外，缺氧还会导致线粒体的内膜电位降低，影响电子传递链的正常运作，进一步降低线粒体的能量产生能力。

二、缺氧对线粒体钙离子调节的影响线粒体在细胞内对钙离子的调节起着重要作用。

正常情况下，线粒体内的钙离子水平相对较低，通过钙离子通道和转运蛋白的调节，维持钙离子的平衡。

缺氧会导致线粒体内钙离子水平升高，破坏钙离子平衡，进而影响线粒体的功能。

1. 缺氧引起线粒体钙离子通道打开缺氧会导致线粒体内的钙离子通道打开，增加钙离子的流入。

这主要是由于缺氧引起细胞内酸中毒，使线粒体内pH下降，激活钙离子通道。

此外，缺氧还会导致线粒体膜电位的降低，进一步促使钙离子通道的开放。

2. 缺氧导致线粒体钙离子转运蛋白功能异常线粒体内的钙离子转运蛋白对调节线粒体内的钙离子平衡至关重要。

缺氧会导致线粒体内钙离子转运蛋白功能异常，进而影响钙离子的转运和平衡。

研究表明，缺氧会降低线粒体内Na+/Ca2+交换通道的活性，使钙离子在线粒体内积聚。

缺氧后线粒体钙水平的异常对细胞功能和生存具有重要影响。

1. 缺氧引起线粒体功能损伤缺氧导致线粒体能量产生减少，影响细胞的正常代谢和功能。

线粒体是细胞内的能量工厂，能量的供应不足会导致细胞代谢减慢，影响细胞的正常功能。

此外，线粒体钙离子调节的紊乱也会进一步加剧线粒体功能的损伤。

2. 缺氧引起细胞凋亡和坏死缺氧导致线粒体功能受损，会引起细胞凋亡和坏死。

远程缺血预处理对心肌保护作用的研究进展朱德芾;许辉;疏树华【摘要】缺血/再灌注损伤使心肌遭受缺血和再灌注的双重打击,减轻心肌的缺血/再灌注损伤可以缩小心肌梗死面积,对患者的预后至关重要.近年来,远程缺血预处理(RIPC)对心肌的保护作用受到越来越广泛的关注,远程器官或组织的数次缺血/再灌注循环可以减轻心肌的缺血/再灌注损伤,但具体机制尚不清楚,可能与神经及体液机制相关.同时,随着RIPC临床应用的增多,其临床效果也存在争议.【期刊名称】《医学综述》【年(卷),期】2018(024)016【总页数】5页(P3210-3214)【关键词】缺血/再灌注损伤;远程缺血预处理;心肌保护【作者】朱德芾;许辉;疏树华【作者单位】安徽医科大学附属省立医院麻醉科,合肥 230001;安徽医科大学附属省立医院麻醉科,合肥 230001;安徽医科大学附属省立医院麻醉科,合肥 230001【正文语种】中文【中图分类】R614急性心肌梗死是当前世界上病死率最高的疾病之一。

心肌梗死面积决定了患者的生存率和远期预后。

心肌梗死面积与冠状动脉血流中断时间成正比，但即使在心肌缺血早期恢复血供，依然会导致心肌损伤，因为缺血/再灌注可以加重心肌的损伤。

在缺血/再灌注损伤中，心肌遭受缺血和再灌注的双重打击，缺血性损伤包括缺氧、酸中毒、营养物质缺乏以及离子失衡和代谢紊乱，血流/再灌注则可以加重这些损伤。

所以，减轻患者心肌的缺血/再灌注损伤对心肌梗死患者至关重要。

目前临床上预防心肌缺血/再灌注损伤的方法很多，如瑞芬太尼预处理，远程缺血预处理(remote ischemic preconditioning，RIPC)等[1]。

RIPC是指对远端脏器进行几个循环短暂的缺血预处理(ischemic preconditioning，IPC)，可以减轻靶器官的缺血/再灌注损伤[2]。

RIPC作为一种器官保护策略，具有安全、无创、对靶器官损伤小、可操作性强等优点，在临床上广泛应用于心肌梗死、冠状动脉旁路移植术及心脏瓣膜手术患者的心肌保护，可以减轻患者的心肌缺血/再灌注损伤，减少术后并发症发生。