兽类学报

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冬眠达乌尔黄鼠心肌细胞核Ca2+水平稳态与相关蛋白的表达

郭禹希1,2 周笑彤1 王嘉钰1 魏格格1 刘鑫瑶1 张子怡3 党凯3* 王慧平1*   

  1. (1 西北大学生命科学学院,西安 710069)

    (2 西南大学三亚中学,三亚 572022) 

    (3 西北工业大学生命科学与技术学院,西安 710072)

摘要: 非冬眠哺乳动物在寒冷环境下因心肌细胞核Ca2+超载而诱发心肌肥厚,而冬眠哺乳动物虽长期暴露于低温,其心脏却在冬眠沉睡-阵间觉醒循环中保持功能稳定,但心肌细胞核Ca2+水平的动态变化尚不清楚。本研究拟探讨冬眠达乌尔黄鼠(Spermophilus dauricus)心肌细胞核Ca2+水平及相关蛋白表达,以揭示冬眠哺乳动物心脏维持正常形态功能的内在机制。分别于冬眠前(PRE)、冬眠沉睡(TOR)和阵间觉醒(IBA)期间取心脏,行组织染色、心肌细胞核分离与核周间隙、核质Ca2+指示剂孵育,并检测核Ca2+相关蛋白表达。结果显示,TOR与IBA期心脏湿重、组织学形态及心肌细胞核长宽径均较PRE期无显著变化 (P > 0.05),未见心肌肥厚;核周间隙与核质Ca2+水平在各时期亦维持稳定(P > 0.05)。向核质释放Ca2+的RyR2与IP3R2,可激活RyR2的CD38的表达在各时期均保持稳定(P > 0.05);但RyR2的磷酸化激酶CaMKII和PKA呈现差异化波动,其中PKA在TOR期较PRE显著降低(P < 0.01),二者在IBA期均较TOR显著回升(P < 0.01和P < 0.05)。从核质摄取Ca2+的SERCA2在TOR及IBA期均较PRE显著上调(P < 0.05和P < 0.01),而NCX1表达各时期无变化(P > 0.05)。核质Ca2+结合蛋白CaM在TOR期较PRE显著降低(P < 0.01),IBA则较TOR显著回升(P < 0.01)。本研究表明,达乌尔黄鼠心肌细胞核可能在冬眠沉睡时通过“低释放(RyR2磷酸化水平下调),高回收(SERCA2高表达)”,而在阵间觉醒时通过“高释放(RyR2磷酸化水平上调),高回收(SERCA2持续高表达)”的调节方式,协同维持核质Ca2+在冬眠不同时期的稳态水平,,这可能是冬眠心肌在低温低代谢条件下避免核Ca2+超载、维持正常功能的重要保护性适应策略。

关键词: 冬眠, 达乌尔黄鼠, 心肌细胞核, 核Ca2+稳态, Ca2+相关蛋白