大鼠心肌梗死后心肌组织中线粒体融合蛋白2基因和线粒体分裂蛋白mRNA表达水平的变化

施冰，冬兰，尹秋生，赵倩，王珺

(北京军区总医院干部病房一科，北京100700)

·基础研究·

大鼠心肌梗死后心肌组织中线粒体融合蛋白2基因和线粒体分裂蛋白mRNA表达水平的变化

施冰，冬兰，尹秋生，赵倩，王珺

(北京军区总医院干部病房一科，北京100700)

目的 观察大鼠急性心肌梗死后梗死周边区心肌组织中线粒体融合蛋白2基因(mfn2)和线粒体分裂蛋白(DRP1)表达水平的变化。方法 15只雄性SD大鼠通过前降支动脉结扎法建立大鼠急性心肌梗死模型后，随机分为心肌梗死2 d组，心肌梗死7 d组，心肌梗死14 d组;另设假手术组，每组n=5。利用荧光定量PCR法检测梗死周边区心肌组织中Mfn2和Drp1 mRNA的表达。结果 心肌梗死组中Mfn2和Drp1 mRNA表达低于假手术组，并在心肌梗死后2周内表达呈逐渐下降的趋势(P＜0.05)。结论 线粒体融合和分裂异常导致的能量代谢障碍，可能是心肌梗死后心室重塑及心力衰竭的重要机制之一。

心肌梗死;基因，线粒体;线粒体，心脏;心血管生理过程;大鼠，sprague-dawley

心力衰竭是严重危害人类健康的疾病，调查显示心力衰竭的发病率在50岁以上人群为1%，而在80岁以上为10%。线粒体是真核细胞重要的细胞器，其基本功能为生成三磷酸腺苷(ATP)，同时它还参与钙离子稳态、细胞凋亡、细胞信号传导及许多其他合成代谢和分解代谢。在心力衰竭的各种病理改变中，线粒体结构和功能异常导致的能量代谢障碍可能是心力衰竭发展过程的重要机制之一［1］。

细胞生命进程中，线粒体管网进行着不间断地分裂和融合，两者维持动态平衡对细胞积极而灵敏地适应环境具有重要意义。线粒体融合蛋白2基因(mfn2)是近年来发现的一种新型基因，该基因位于线粒体的外膜，参与线粒体的融合，调节线粒体的新陈代谢和维持线粒体的网状结构［2-3］。Mfn2在心、脑、肺、肾、肝组织中广泛分布，在心脏中表达最高。Mfn2是线粒体融合所必需的，融合基因缺陷可导致线粒体片断化。线粒体分裂蛋白(DRP1)是线粒体分裂所必需的，分裂基因缺陷可导致线粒体管网化［4］。

本研究通过构建大鼠急性心肌梗死模型，探讨心肌梗死后梗死周边区心肌组织中 Mfn2和Drp1mRNA的表达变化，以期进一步阐述心肌线粒体结构和功能的改变在大鼠心肌梗死后心脏功能损伤中的作用机制。

1 材料和方法

1.1 动物模型的制备、分组及给药 15只雄性SD大鼠，每只体质量180 g左右，购自北京维通利华公司。通过结扎冠状动脉左前降支，制作急性心肌梗死模型。术后存活的15只大鼠随机分为心肌梗死后2 d组，心肌梗死后7 d组，心肌梗死后14 d组(n =5)。另设假手术组(n=5)，假手术组仅在前降支穿线，不结扎。

1.2 心脏重量及重量指数 大鼠称量体质量(BW)后用复合麻醉剂(戊巴比妥钠、水合氯醛、阿托品注射液)腹腔注射麻醉(3 ml/kg)，心脏抽血处死。取出心脏，于升主动脉注入冰PBS灌流心脏，将心脏在滤纸上沥干后称取心脏重量;剪除双侧心耳、右心室壁，称取左心重量(LVW)，左心重量与体质量之比即为左心室重量指数(LVWI，mg/g)。

1.3 心肌组织中Mfn2和Drp1mRNA检测 用Trizol法(美国Invitrogen公司)提取梗死周边区心肌组织总RNA。应用RT-PCR法检测心肌组织中Mfn2和Drp1 mRNA表达，18sRNA作为内参，见表1。1.5%琼脂糖凝胶电泳，Bio-Rad凝胶成像分析系统处理，Mfn2/18s和Drp1/18s吸光度比值分别作为Mfn2和Drp1mRNA的相对含量。

表1 引物序列

1.4 统计学处理 用SPSS 13.0统计软件进行统计分析。所有数据以均值±标准差表示，两组间比较采用t检验，多组间采用方差分析。

2 结果

2.1 心肌梗死模型的建立 成功构建大鼠急性心肌梗死模型，实验用20只大鼠全部存活，根据研究设计分批处死。

2.2 大鼠心脏重量指数 与假手术组［(2.20± 0.23)mg/g］比较，心肌梗死后7 d组［(2.71± 0.23)mg/g］及14 d［(2.93±0.11)mg/g］组大鼠左心重量与体质量比显著增加，差异有统计学意义(P＜0.05);术后2 d组［(2.26±0.34)mg/g］与假手术组比较差异无统计学意义。

2.3 心肌组织中Mfn2和Drp1mRNA的表达 与假手术组比较，心肌梗死组心肌组织中Mfn2和 Drp1mRNA表达水平在心肌梗死后2周内表达呈逐渐下降趋势(P＜0.05)，见表2。

表2 各组大鼠心肌组织中Mfn2和Drp1表达(±s)

表2 各组大鼠心肌组织中Mfn2和Drp1表达(±s)

注:与假手术组比较，aP＜0.05

Mfn2 Drp1假手术组组别 鼠数(只) 5 0.86±0.04 1.13±0.04术后2 d 5 0.65±0.07a0.97±0.04a术后7 d 5 0.46±0.05a0.84±0.08a术后14 d 5 0.32±0.03a0.75±0.05a

3 讨论

在本试验中，心肌梗死组LVWI较假手术组减少，表明心肌梗死后发生心室重构。在本试验中，我们还发现大鼠心肌梗死后梗死周边区心肌组织中Mfn2和Drp1 mRNA表达逐渐降低，提示Mfn2和Drp1的表达变化可能与心室重塑相关。

研究显示，心肌线粒体生物合成的增加与心肌重构之间存在着某种联系，心肌重构的过程可能引起线粒体生物合成通路的活化，而线粒体生物合成的增加有可能加重心肌重构［5］。线粒体的总体形态(管网状或片断化)依赖于融合、分裂蛋白的相对活性。线粒体空间形态的动力学变化与线粒体代谢、氧化磷酸化等密切相关。Mfn2是线粒体融合蛋白家族的主要成员，是线粒体维持形态、发挥功能所必需的重要分子。近年来研究发现，Mfn2是细胞内重要的信号转导分子，通过调控细胞增殖、分化、凋亡等复杂的信号转导，参与多种心血管疾病相关的病理生理过程，如高血压、冠状动脉腔内成形术后再狭窄、动脉粥样硬化、心肌肥厚、心肌氧化损伤、糖尿病和胰岛素抵抗等。Mfn2可以通过抑制Ras/Raf/ ERK/MAPK途径，从而有效地阻遏细胞周期，抑制细胞增殖，促进细胞凋亡［6-7］。敲低Mfn2可损坏内质网形态、松散内质网和线粒体的连接、降低线粒体Ca2+摄取能力［8］。内质网与线粒体的联系对于钙稳态、脂质生物合成、线粒体代谢调节和凋亡至关重要。缺失Ras结合域的Mfn2突变体不能连接内质网和线粒体，单独补充Ras级联信号分子也不能影响内质网和线粒体的形态和相互作用［9］。线粒体分裂是由Drp1介导，线粒体分裂是调节线粒体空间形态的另一个重要机制。阻断线粒体分裂可能导致线粒体膜电位崩溃、ROS增加、蛋白质氧化增加等，线粒体分裂还关联着线粒体的功能调节、细胞凋亡等［6］。

对心力衰竭时心肌能量代谢改变的认识，不仅有助于了解心力衰竭时心肌细胞功能障碍及代偿发生的分子机制，并为新兴的能量代谢治疗策略提供了理论依据和治疗靶点。

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Altered expression of Mfn2 and Drp1 in surrounding myocardial of rats with acute myocardial infarction

SHI Bing，DONG Lan，YIN Qiusheng，ZHAO Qian，WANG Jun(Department of Gerontology，Beijing Military General Hospital，Beijing 100700，China)

Objective To investigate the altered expression of mfn2 and Drp1 in rats with acute myocardial infarction.Methods The acute myocardial infarction model of 15 male SD Rats were induced by left anterior descending artery ligation，then they were randomly divided into AMI groups(D2，D7，D14).5 male SD rats were shamoperated.The expression of Mfn2 and Drp1 mRNA were detected by real-time PCR.Results Compared to sham group，the expression of Mfn2 and Drp1 of the surrounding tissue decreased in AMI groups，and decreased gradually during the two weeks of post-myocardial infarction.Conclusion The abnormal expression of mitochondrial fusion and fission maybe one of the possible mechanisms of heart failure after AMI.

Myocardial infarction;Genes，mitochondrial;Mitochondria，heart;Cardiovascular physiologic processes;Rats，Sprague-dawley

R542.22

A

10.3969/J.issn.1672-6790.2012.04.021

2011-11-16)

国家自然科学基金资助项目(81170225)

施冰，博士，E-mail:dr_shibing@bjmu.edu.cn