運(yùn)動(dòng)性心肌肥厚中PKC信號(hào)通路研究進(jìn)展

柳 華，楊 翼

運(yùn)動(dòng)性心肌肥厚中PKC信號(hào)通路研究進(jìn)展

柳 華，楊 翼

心肌肥厚是心臟受到刺激后的一種代償反應(yīng)。心肌的生理性肥厚可提高心臟機(jī)能，但病理性肥厚則會(huì)引起心血管疾病心律失常發(fā)病和死亡，亦是運(yùn)動(dòng)員發(fā)生猝死的原因之一。明確運(yùn)動(dòng)性心肌肥厚的機(jī)制，可為保護(hù)運(yùn)動(dòng)員心臟提供理論依據(jù)。目前為止，形成心肌肥厚的信號(hào)通路包括PKC、蛋白激酶B(Akt)、鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶(CaM)、絲裂原活化蛋白激酶MAPK、酪氨酸激酶受體gp130/STAT、牽拉敏感離子通道以及細(xì)胞骨架等。其中PKC途徑是調(diào)控心肌細(xì)胞的生長、分化以及肥厚的過程中信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。心肌細(xì)胞可通過Gq/PLC/Ca2+/PKC、PKC/MAPK、PKC/NF－κB等相關(guān)途徑促使活化晚期反應(yīng)基因使心肌肥厚。在運(yùn)動(dòng)過程中，形成的生理性肥厚主要通過Akt/mTOR途徑。心肌細(xì)胞的機(jī)械牽拉亦可以通過PKC信號(hào)傳導(dǎo)促使肥厚。PKC包括13種亞型，各亞型對(duì)心臟的作用不一。PKCa對(duì)多次運(yùn)動(dòng)后心肌有保護(hù)作用;PKCβ1對(duì)心肌可能有保護(hù)作用，β2則是相反的作用;PKCδ有利于心肌細(xì)胞的適應(yīng);PKCε對(duì)心肌的保護(hù)作用亦有可能有相反的作用;PKCζ促使心肌肥厚。

PKC;心肌肥厚;信號(hào)傳導(dǎo);運(yùn)動(dòng)

心肌肥厚是心臟受到刺激后的一種代償反應(yīng)。生理性肥厚可提高心肌機(jī)能，但病理性肥厚是引起心血管疾病心律失常發(fā)病率和死亡率的重要影響因素，亦是運(yùn)動(dòng)員發(fā)生猝死的原因之一。為保護(hù)運(yùn)動(dòng)員心臟明確運(yùn)動(dòng)性心肌肥厚的機(jī)制尤為重要。發(fā)生心肌肥厚的機(jī)制復(fù)雜，在肥厚心肌大鼠心肌細(xì)胞上可出現(xiàn)動(dòng)作電位時(shí)間顯著延長，靜息電位去極化持續(xù)，離子通道活性發(fā)生改變等變化。目前心肌肥厚信號(hào)通路研究包括PKC、蛋白激酶B(Akt)、鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶(CaM)、絲裂原活化蛋白激酶MAPK、酪氨酸激酶受體gp130/STAT、牽拉敏感離子通道以及細(xì)胞骨架等途徑。其中PKC途徑是調(diào)控心肌細(xì)胞的生長、分化以及肥厚的過程中信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1 PKC概述

蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)是一種蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶，廣泛參與多種生物學(xué)行為，包括生長、分化、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)、細(xì)胞凋亡、T細(xì)胞的免疫過程及學(xué)習(xí)記憶等。Nishizuka等1977年最先報(bào)道。

1.1 種類

迄今為止PKC家族至少有13種不同的PKC亞型，它們是由不同基因編碼的功能相似的同工酶，從不同種屬的器官組織分離、純化出來的。按其生化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)可分為4大類:①傳統(tǒng)型 PKC(classical PKCs)包括 a、β1、β2 和 γ，由鈣、磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine)、二?；视?DAG)或佛波脂(phorbol 12－myristate 13－acetate，PMA)類激活;②新型PKC(novel PKCs)，包括 δ、ε、θ、η 和 μ，不依賴鈣而由 PL、DAG或佛波脂活化;③非典型PKC(atypical PKCs)包括ι、ζ、λ，僅由脂類物質(zhì)激活;④PRKs(PKC－Relaled－Kinase):PRK1和PRK2。

PKCs的表達(dá)有組織特異性，如PKC－β基因主要分布在腦、垂體、脾臟、胰島和其他內(nèi)分泌腺;PKC－γ主要表達(dá)于腦脊髓;PKCθ特異性分布于骨骼肌、淋巴器官和造血細(xì)胞，胸腺表達(dá)PKC a與PKCβ2 1;腎上腺皮質(zhì)和髓質(zhì)細(xì)胞表達(dá)PKC a，而間質(zhì)細(xì)胞表達(dá)PKCγ與PKCβ1。心肌細(xì)胞表達(dá)大部分PKCs，但不同種屬、不同發(fā)育階段的心肌細(xì)胞上PKC表達(dá)會(huì)不同，在成年人心肌中可檢測到9種PKC異構(gòu)體的表達(dá)，它們分別是 PKC a、β1、β2、δ、ε、η、μ、ζ和 λ。在成年兔的心肌內(nèi)，可檢測到12種PKC異構(gòu)體的表達(dá)。成年大鼠的心肌中表達(dá)的 PKC 異構(gòu)體有 PKC a、β1、β2、δ、ε、η、μ 和 ζ，成年小鼠心肌中可以檢測到6種PKC異構(gòu)體的表達(dá)，它們是PKC a、β1、β2、δ，ε 和 η。雖然在人、兔、豚鼠、大鼠、小鼠的心肌中均能檢測到PKC a、δ和ε，但其作用可能不盡相同。

1.2 PKC 的激活

PKCs通常以無活性的形式存在于胞漿。激活PKC的機(jī)制尚不明確，最具代表性的是Bell提出的通過磷酸化調(diào)節(jié)和變構(gòu)調(diào)節(jié)激活PKC。首先，新合成的PKC停留在質(zhì)膜中，其上游分子PDK－1的磷酸化使得PKC兩個(gè)C末端自磷酸化，磷酸化后的PKC釋放入胞漿，在第二信使(DAG和IP3)的作用下，DAG與 PKC結(jié)構(gòu)中C1區(qū)結(jié)合以及磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine，PS)與C2區(qū)的結(jié)合后，進(jìn)行轉(zhuǎn)位，暴露假底物結(jié)合位點(diǎn)，并具有活性。IP3使Ca2+池釋放Ca2+增加胞內(nèi)Ca2+濃度，在激活PKC過程中與DGA具有協(xié)同作用。形成活化的復(fù)合物后，對(duì)其底物蛋白的絲氨酸和蘇氨酸殘基磷酸化，進(jìn)行信息傳遞。其它類型的PKC直接可由激活劑激活。此外，細(xì)胞膜尚存在固有的且具有活性的PKC，即內(nèi)在性PKC。其不受TPA或Ca2+的調(diào)節(jié)。

PKC被激活后可引起一系列靶蛋白的絲氨酸和蘇氨酸殘基的磷酸化，靶蛋白包括各種質(zhì)膜受體、膜蛋白和多種酶，從而影響功能蛋白的活性，引起一系列生理、生化反應(yīng)。PKC對(duì)基因的活化過程分早期反應(yīng)和晚期反應(yīng)兩個(gè)階段。早期反應(yīng)多發(fā)生在轉(zhuǎn)錄因子的磷酸化上，并促使自身的表達(dá)，例如AP－1(activating protein－1，為 C－Jun和C－fos形成的二聚體)，可最終活化晚期反應(yīng)基因促使靶基因轉(zhuǎn)錄和細(xì)胞的增殖和肥大，癌變或凋亡。

2 心肌肥厚的PKC途徑

心肌肥厚是心臟為適應(yīng)各種刺激而產(chǎn)生的心肌細(xì)胞體積增大的過程。一般來說有三種原因會(huì)導(dǎo)致心肌肥厚:生長發(fā)育期間的心肌纖維的增粗、運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生適應(yīng)性變化和病理刺激導(dǎo)致的失代償。生理性肥厚則伴隨心肌機(jī)能提高;病理性肥厚伴隨心肌機(jī)能的下降，最終發(fā)展為心衰。

2.1 心肌肥厚的過程

心肌肥厚經(jīng)歷一般三步途徑:胞外信號(hào)的刺激、胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)、核內(nèi)蛋白質(zhì)的翻譯。胞外信號(hào)目前認(rèn)為有幾種:①血流動(dòng)力學(xué)超負(fù)荷后，心肌細(xì)胞受到外界機(jī)械性的牽拉，會(huì)發(fā)生一系列的功能改變，并促使局部血管活性物質(zhì)的分泌促使心肌肥厚。②一些活性物質(zhì)血管緊張素Ⅱ、內(nèi)皮素ET－1、兒茶酚胺類、甲狀腺素及一系列生長因子(IGF－1、TGF、FGF)等的釋放。③還有一些氧化應(yīng)激，炎性因子，內(nèi)皮功能障礙，能量代謝相關(guān)酶的功能變化等均能刺激心肌細(xì)胞肥厚。

胞內(nèi)信號(hào)的傳導(dǎo)途徑較為復(fù)雜。目前認(rèn)為有蛋白激酶C、蛋白激酶B途徑、鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶、絲裂原活化蛋白激酶MAPK、酪氨酸激酶受體gp130/STAT途徑、牽拉敏感離子通道以及細(xì)胞骨架等途徑，把信號(hào)傳遞到核內(nèi)。激活即刻早期反應(yīng)基因，如一些原癌基因因(c－fos、c－myc、c－jun)及熱休克基因，最后活化晚期反應(yīng)基因，如β肌球蛋白重鏈(MHC)、肌動(dòng)蛋白異構(gòu)體β、心房利鈉素基因、ATP酶等，促使細(xì)胞表型發(fā)生變化。

2.2 心肌肥厚過程中PKC相關(guān)途徑

心肌肥厚是一個(gè)非常復(fù)雜的細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)的過程，與PKC有很直接的關(guān)系。主要途徑包括:Gq/PLC/Ca2+/PKC、PKC/MAPK、PKC/NF－κB等。

2.2.1 Gq/PLC/Ca2+/PKC 途徑

一般認(rèn)為，正常生長和生理性肥厚的心臟受生長因子的刺激(生長激素GH、胰島素樣生長因子IGF等)，激活的是PI3K/Akt通路;病理性和應(yīng)激性的心肌肥厚則激活Gq/PLC/Ca2+途徑，然后激活PKC。其中應(yīng)激性的心肌肥厚對(duì)心臟機(jī)能的利弊程度，取決于刺激量的大小。

生理性肥厚的信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制:生長激素GH、胰島素樣生長因子IGF等結(jié)合并激活細(xì)胞膜上的酪氨酸激酶受體P110 a(PI3K的組成部分)，募集 Akt和PDK1，通過 PI3K/mTOR、PI3K/Gsk－3β兩個(gè)正反途徑調(diào)節(jié)心肌肥厚，PI3K/mTOR途徑促使蛋白質(zhì)的合成促進(jìn)肥厚的形成，PI3K/Gsk－3β則是抑制肥厚，Gsk－3β可阻礙由內(nèi)皮素、去氧腎上腺素PE、異丙腎上腺素和Fas信號(hào)通路導(dǎo)致的心肌肥厚，還能逆向調(diào)節(jié)Ca2+－NFAT通路，阻礙與GATA4的結(jié)合，ANP、BNP和MHC等特異性表達(dá)沒有被激活，從而抑制了肥厚。在生理性肥厚中PI3K 的 P110a、Akt、Gsk－3β、mTOR 參與代償性的心肌肥厚和功能恢復(fù)。耐力訓(xùn)練可以通過提高心臟Akt/mTOR途徑，使衰老的小鼠心臟發(fā)生生理性的運(yùn)動(dòng)性肥大。

病理性肥厚的信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制:血管緊張素(Ang)、內(nèi)皮素(ET)、去甲腎上腺素等激素激活Gaq和Gq的β和γ亞基，與PI3K的P110γ(PI3K的組成部分)結(jié)合，募集PDK1，同樣通過PI3K/mTOR、PI3K/Gsk－3兩個(gè)途徑調(diào)節(jié)心肌肥厚。激活Gaq同時(shí)激活 PLCβ，產(chǎn)生 IP3和 DAG，IP3肌漿網(wǎng)釋放Ca2+，Ca2+結(jié)合CaN，調(diào)節(jié)NFAT的去磷酸化，進(jìn)入核內(nèi)導(dǎo)致病理性肥厚。同時(shí)Ca2+的釋放，可以直接激活PKCs和CaN，PKCs包括PKCa、β1、β2和γ，與β腎上腺素機(jī)能不良相關(guān)的心力衰竭有關(guān)，CaN則能激活NFAT產(chǎn)生病理性肥厚;分解的DAG 留在質(zhì)膜上，可以直接激活 a、β1、β2、γ(classical PKCs)和 δ、ε、θ、η、μ(novel PKCs)，δ 和 ε 等與抑制心肌肥厚有關(guān)。DAG和Ca2+激活的PKC還可以激活PKD，然后激活組蛋白脫乙?；D(zhuǎn)移酶(HDAC－1)，使端磷酸化HDAC的N端出核來阻斷肥大，CaN亦能直接激活HDAC－1。

是生理性的還是病理性的肥厚，取決于刺激信號(hào)的強(qiáng)弱和刺激時(shí)間，以及激素種類，和激活途徑是通過P110 a還是P110γ。同時(shí)沒有過度表達(dá)Gq的心臟，心肌細(xì)胞會(huì)快速凋亡，沒有出現(xiàn)肥厚。說明Gq/PLC/Ca2+/PKC途徑在心肌凋亡中亦有重要的意義。

2.2.2 PKC/MAPK 途徑

絲裂原活化蛋白激酶通路MAPK，屬酪氨酸激酶系統(tǒng)。有5條通路:①ERK1/2，P42/P44MAPK;②ERK3/4;③SAPK(應(yīng)激活化蛋白激酶)或叫c－jun N末端激酶(JNK);④P38MAPK;⑤ERK5/BMKI。3個(gè)級(jí)聯(lián)反應(yīng):MAPKKK、MAPKK、MAPK。不同的通路功能不同，例如調(diào)控生長、分化、炎癥、凋亡等等。在此過程中，PKC激活 MEKK1－4后，使MEK4－7和MEK1/2活性提高，MEK4－7直接激活JNK1/2/3，然后MEK1/2激活ERK1/2;PKC還可以通過激活Ras系統(tǒng)，激活 Raf、MEK1/2，最后激活 ERK1/2。PKCa參與此過程，PKCa可直接激活ERK1/2，促使心肌肥厚。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可通過此途徑刺激a腎上腺素分泌，通過PKC途徑刺激ERK的升高，促使心肌肥厚。

生理性肥厚和病理性肥厚的區(qū)別在于后者可持續(xù)激活MAPKs、P38 MAPK和JNK，而前者很少，抑制P38MAPK可使CaN－NFAT表達(dá)升高，從而抑制心肌肥厚。MAPKs的表達(dá)具有時(shí)間依賴性。有研究表明在一次劇烈運(yùn)動(dòng)后MAPK增加，12周大鼠心肌肥厚后的運(yùn)動(dòng)則沒有差異，說明MAPK在生理性肥厚的建立時(shí)有作用而建立之后作用不大。

2.2.3 PKC/NF —κB

核因子κB(NF－κB)是一個(gè)多功能的轉(zhuǎn)錄因子，激活后可促進(jìn)細(xì)胞因子、趨化分子、粘附分子的轉(zhuǎn)錄。NF－κB是心臟疾病的中間調(diào)節(jié)因子，與心肌肥厚、心臟重塑等有關(guān)。ET、Ang－II和PE能提高NF－κB的活性，促使心肌功能發(fā)生改變。

PKC亦可直接激活NF－κB。PKC/NF－κB途徑與細(xì)胞生長、代謝、凋亡、惡變等有密切關(guān)系。但具體機(jī)制尚未明確。

3 運(yùn)動(dòng)性心肌肥厚中PKC亞型的作用

3.1 運(yùn)動(dòng)性心肌肥厚的形成

運(yùn)動(dòng)員在適宜運(yùn)動(dòng)負(fù)荷影響下，心臟可在形態(tài)結(jié)構(gòu)、代謝功能方面都產(chǎn)生肥厚性適應(yīng)，心肌細(xì)胞內(nèi)高爾基復(fù)合體增多，肌質(zhì)網(wǎng)粒、橫管系統(tǒng)發(fā)達(dá)、核糖體和糖原增多等，使得心臟的泵血功能加強(qiáng)、耗氧量降低、能量利用率提高、心肌有氧氧化與能量產(chǎn)生增多、心力儲(chǔ)備和內(nèi)分泌功能增強(qiáng)。通常認(rèn)為這種肥厚是生理性的，是有利于身體健康的。但隨著運(yùn)動(dòng)猝死和運(yùn)動(dòng)員由于心臟問題提前退役的報(bào)道越來越多，研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)隨著運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度的增大，肥厚的心臟可能出現(xiàn)一些不可逆的病理性變化，可能與缺血、缺氧和心肌的凋亡有關(guān)。亦有可能運(yùn)動(dòng)者本身是肥厚型心肌病患者，運(yùn)動(dòng)作為一個(gè)影響因素，導(dǎo)致此類患者在運(yùn)動(dòng)中后猝死。

3.2 PKC亞型的作用

PKC參與心肌細(xì)胞生長、分化和心肌肥厚信號(hào)傳導(dǎo)的關(guān)鍵過程。心肌細(xì)胞是生理性肥厚還是病理性肥厚，取決于PKC亞型表達(dá)、磷酸化的程度和定位。

3.2.1 PKC a

研究表明，心肌肥厚和心力衰竭等心臟疾病均可刺激PKC a、PKCβ上調(diào)。在低壓低氧環(huán)境下，右心室的肥厚依賴于PKCa的調(diào)節(jié)。通過對(duì)新生大鼠腺病毒轉(zhuǎn)染刺激PKCa表達(dá)，并激活細(xì)胞外調(diào)節(jié)激酶ERK1/2，與心肌肥厚呈顯著相關(guān)性。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候只有PKCa抑制劑有抑制心肌肥厚的作用，其余亞型作用不大。在壓力超負(fù)荷所產(chǎn)生的心肌肥大和心衰中，用血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑可以抑制PKCa轉(zhuǎn)位，出現(xiàn)心肌細(xì)胞收縮功能增強(qiáng)。耐力訓(xùn)練可使心肌細(xì)胞上PKCa的表達(dá)和磷酸化增強(qiáng)，并促使PKC通過VGCC(L－型電壓門控鈣通道)調(diào)節(jié)鈣調(diào)蛋白。一次運(yùn)動(dòng)之后PKCa升高，是心肌適應(yīng)性的反應(yīng)，多次運(yùn)動(dòng)適應(yīng)之后PKCa下降，對(duì)心肌起到了保護(hù)作用，減少了病理性肥厚。運(yùn)動(dòng)后即刻和運(yùn)動(dòng)后24小時(shí)，PKCδ、a、ε均上升。猜測PKCa的作用是通過調(diào)節(jié)鈣離子的釋放和β腎上腺素受體來改變心肌收縮能力。激活PKCa能激活蛋白磷酸抑制因子－1，使蛋白磷脂酶PP－1的活性增加，去磷酸化的受磷蛋白增加，鈣離子ATP酶(SERCA－2)，肌漿網(wǎng)鈣離子釋放下降，因此心肌收縮力降低。

3.2.2 PKCβ

PKCβ的過度表達(dá)可促使小鼠心肌肥厚，但不是獨(dú)立的致病因素，敲除此基因的小鼠心肌細(xì)胞中PKCβ含量較少，不能緩解心肌肥厚，也有一種可能就是PKCβ在人身上的重要作用在小鼠身上被另外一種亞型所替代。心肌肥厚和心力衰竭的模型中，PKCβ活性和表達(dá)增加，其變化與時(shí)間呈相關(guān)性。PKCβ有兩個(gè)的結(jié)構(gòu)β1和β2，PKCβ2與心功能不全相關(guān)，PI3活化后通過 Akt下調(diào) PKCβ2的表達(dá)，能抵制 PKCβ2對(duì)心肌的負(fù)作用。研究發(fā)現(xiàn)一次運(yùn)動(dòng)之后PKCβ1下降，長期運(yùn)動(dòng)之后PKCβ1、β2均沒有變化，猜測PKCβ1對(duì)心肌有營養(yǎng)作用，β2在即刻運(yùn)動(dòng)后則是相反的作用。原因可能是與PKCβ2使CtnI threonine－144磷酸化，從而抑制了CTnC與鈣離子的親和力，從而使心肌收縮力下降。

3.2.3 PKCδ

PKCδ在心力衰竭和缺血再灌注的大鼠心臟上表達(dá)。PKCδ可調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞的舒縮功能和壞死，抑制心肌細(xì)胞骨架的破壞，并介導(dǎo)由缺血再灌注時(shí)的細(xì)胞凋亡，并可能介導(dǎo)心肌肥厚轉(zhuǎn)向心肌凋亡。目前認(rèn)為小劑量的PKCδ對(duì)心肌有保護(hù)作用，而大劑量的PKCδ對(duì)心肌卻造成細(xì)胞骨架的損傷。有研究發(fā)現(xiàn)PKCδ在一次運(yùn)動(dòng)之后心肌細(xì)胞膜上表達(dá)和磷酸化PKCδ低水平增加，有利于心肌細(xì)胞的適應(yīng)，7天運(yùn)動(dòng)之后磷酸化PKCδ下降，能減少細(xì)胞骨架的損傷，對(duì)心肌起到保護(hù)作用。其機(jī)制可能與調(diào)節(jié)線粒體的K+通道有關(guān)。高膽固醇飲食使豬的冠狀動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞上PKCε、PKCβ2表達(dá)增高，以75%最大攝氧量運(yùn)動(dòng)16周后，雄性豬的冠脈上PKCβ1、δ、ζ均上升，雌性豬無變化，PKCβ2與高血糖和糖尿病相關(guān)，PKCε升高可刺激NIH3T3細(xì)胞，兩者均對(duì)血管有破壞作用，相反，PKCβ1、δ、ζ對(duì)血管有保護(hù)作用，且實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)PKCδ和雄性激素有很高的相關(guān)性。PKCδ介導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡，caspase對(duì)PKCδ的激活可能起到了正反饋?zhàn)饔?。用ET－1、AngII培養(yǎng)肥大心肌細(xì)胞凋亡實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，肥大心肌細(xì)胞的凋亡率高于正常細(xì)胞，PKCδ的抑制劑rottlterin可以輕中度肥大細(xì)胞的凋亡，正常細(xì)胞不受影響，說明肥大的心肌細(xì)胞凋亡敏感性增加，PKCδ參與ET－1誘導(dǎo)的肥大心肌細(xì)胞向凋亡的轉(zhuǎn)化，和正常心肌的凋亡無關(guān)。

3.2.4 PKCε

PKCε是公認(rèn)的潛在心肌保護(hù)因子。在心肌肥厚的過程中，有抑制Gq的作用，是心臟生理性肥厚的調(diào)節(jié)因子。心肌肥厚和心力衰竭等心臟疾病PKCε優(yōu)先活化和上調(diào)。PKCε和PKCδ能顯著下調(diào)心肌細(xì)胞肌漿網(wǎng)Ca2+ATP酶(SERCA2)基因表達(dá)。在調(diào)節(jié)心肌收縮，離子通道，心肌肥厚和缺血預(yù)處理中有重要的作用。Kawamura等報(bào)道IPC(反復(fù)短暫的缺血發(fā)作可以使心肌在后續(xù)的持續(xù)性缺血中得到保護(hù)，從而減少心肌梗死的面積)大鼠心臟中存在PKCε和δ轉(zhuǎn)位，而在其他整體大鼠心臟實(shí)驗(yàn)中可見 PKCa、β和ε轉(zhuǎn)位，在缺氧預(yù)適應(yīng)的新生大鼠心肌同樣得到類似的結(jié)果。成年大鼠心臟中存在的主要PKC亞型是ε，平時(shí)大部分ε存在于胞漿，心肌肥厚的刺激因素干預(yù)后迅速出現(xiàn)ε移位、激活。當(dāng)細(xì)胞受到AngII刺激時(shí)，激活PLC和DAG等并使Ca2+增加激活PKCε，其可磷酸化AE3胞質(zhì)區(qū)的絲氨酸67，誘導(dǎo)陰離子交換(Na+依賴的Cl－HCO3－交換)增加，促進(jìn)心肌肥厚進(jìn)展。甲狀腺素T3則可以減少PKCε的表達(dá)并減少AngII引起的PKCε的增多，卻對(duì)其他亞型的PKC無影響。PKCε并不是心肌肥厚的必要條件。Kilts等觀察了在人心房組織中3種不同Gaq偶聯(lián)受體(GPCR)興奮下PKC各亞型的激活情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論是長期還是短期刺激GPCR，都只激活PKCε和PKCδ，并在Gaq刺激下PKCε和PKCδ向質(zhì)膜移位，PKCδ同時(shí)還向線粒體再分布，提示人心房中參與GPCR介導(dǎo)的肥厚信號(hào)途徑的主要PKCε和PKCδ。Porter等研究發(fā)現(xiàn)，新生大鼠心室肌中ε、δ兩種PKC過度表達(dá)均可下調(diào)SERCA2的基因表達(dá)，認(rèn)為ε、δ可能是互補(bǔ)的作用。從心肌肥厚向心力衰竭過渡時(shí)，PKCε有保護(hù)作用，亦可促進(jìn)心衰形成，具體的作用機(jī)制還不清楚。運(yùn)動(dòng)后即刻、24小時(shí)、長期運(yùn)動(dòng)后ε上升，可能與NO的信號(hào)傳導(dǎo)有關(guān)。何華等發(fā)現(xiàn)ε的下游蛋白aBC、網(wǎng)格蛋白1異構(gòu)體6、蛋白質(zhì) Loc28126、未命名蛋白質(zhì)(65530/5.95)、另一種未命名蛋白(37847/5.55)與POH形成有關(guān)，線粒體RPS27、MLC－2、sipa－1蛋白、Trim347參與心力衰竭進(jìn)展，MAD1和Lyn A蛋白與肥厚逆轉(zhuǎn)有關(guān)。

3.2.5 PKCζ

前研究對(duì)PKCζ的研究甚少。有些研究顯示PKCζ與成纖維的增生有關(guān)，其機(jī)制可能與鈉鉀ATP酶的活性有關(guān)。運(yùn)動(dòng)后，hi－FGF－2通過激活PKCε和a對(duì)心肌產(chǎn)生保護(hù)作用，同時(shí)還能刺激PKCζ和P70s6激酶升高，PKCζ可以調(diào)控心肌肌原纖維蛋白的磷酸化和去磷酸化，并調(diào)節(jié)P70s6激酶，形成心肌肥厚。長期慢性運(yùn)動(dòng)后，冠脈上PKCζ可升高，對(duì)心肌有保護(hù)作用。

3.2.6 PKCθ

我們知道，CaN激活NFAT3去磷酸化后，轉(zhuǎn)位入核，信號(hào)傳遞激活GATA4，促使肥厚，Cain為生理性的鈣調(diào)磷酸酶CaN的抑制劑，長期耐力運(yùn)動(dòng)之后，Cain蛋白和基因表達(dá)增高，猜測其發(fā)揮了抑制心肌肥厚的作用，可能是心肌生理和病理肥厚的分子機(jī)制之一。有研究發(fā)現(xiàn)CaN和PKCθ有協(xié)同活化JNK，刺激IL－2的表達(dá)，促進(jìn)肥厚的作用。

3.3 機(jī)械牽拉PKC途徑

心肌細(xì)胞的機(jī)械牽拉也可以對(duì)信號(hào)傳導(dǎo)有作用。如垂直牽拉可以激活A(yù)MP依賴的蛋白激酶A;平行牽拉可以激活PI3K，PKC和ERK1/2;搏動(dòng)牽拉可以使ERK1/2、應(yīng)激蛋白激酶、P38MAPK、P125FA等磷酸化。PKC還參與心肌細(xì)胞拉伸的重新排列過程。血液流動(dòng)時(shí)對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的剪切力作用可以激活PKC途徑，釋放ET－1，ET－1和ETB結(jié)合釋放NO，和PKC的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)等共同發(fā)揮第二信使的作用，激活A(yù)P－1(C－Jun/C－fos)，最終調(diào)節(jié)基因表達(dá)。容量超負(fù)荷的時(shí)候早期可激活PKCa、ζ、δ，促進(jìn)心臟肥厚。

3.4 心肌預(yù)刺激PKC保護(hù)機(jī)制

心肌缺血后適應(yīng)可使PKC表達(dá)增加，減少心肌損傷;穴位電刺激可通過激活PKC途徑，保護(hù)過度訓(xùn)練疲勞大鼠的心肌;預(yù)熱處理心肌保護(hù)作用中，激活PKC信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路機(jī)保護(hù)缺血心臟;短期中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練通過激活PKC對(duì)L/R心肌有保護(hù)作用;在低氧預(yù)處理延遲心肌保護(hù)中鈣網(wǎng)蛋白表達(dá)升高，可能與MAPK的保護(hù)作用有關(guān)。原因可能與PKC作用的以下幾點(diǎn)效應(yīng)有關(guān):①可開放ATP敏感性鉀(KATP通道)通道，提高心肌的耐力。AngII通過PKC激活心臟Iks。KATP通道有三個(gè)同源的磷酸化位點(diǎn)，受PKC激活后，動(dòng)作電位時(shí)程縮短，心肌細(xì)胞產(chǎn)生超極化，促進(jìn)K+外流，抑制缺血后期Ca2+內(nèi)流，避免細(xì)胞內(nèi)鈣超載，減少ATP的消耗，保護(hù)心肌。激活K+－ATP酶、Ca2+－Mg2+－ATP酶，通過Na+－Ca2+交換、抑制L型 Ca2+通道，使細(xì)胞內(nèi) Ca2+減少，保護(hù)心肌細(xì)胞;②PKC使5’－核苷酸酶的絲氨/蘇氨酸殘基磷酸化，從而激活5’－核苷酸酶，該酶可降解ATP，促進(jìn)腺苷的釋放，達(dá)到保護(hù)心臟的作用;③MAPK的保護(hù)作用。④PKC上調(diào)心臟營養(yǎng)素－1提高心肌細(xì)胞存活率。適量的運(yùn)動(dòng)可能通過以上的機(jī)制保護(hù)心臟，但需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)。

4 展望

PKC是一個(gè)信號(hào)傳導(dǎo)的大家族，在心肌肥厚和細(xì)胞凋亡中扮演重要角色，可能成為治療心臟疾病和防治心臟衰老的一個(gè)潛在點(diǎn)。PKC亞型轉(zhuǎn)位方式的不同決定細(xì)胞效應(yīng)的不同。目前為止，各亞型轉(zhuǎn)位激活的機(jī)制還不清楚。還有一些亞型如PKCε在心肌不同狀態(tài)時(shí)，呈現(xiàn)作用不同。心肌肥厚時(shí)，PKCε有利于生理性肥厚的形成，用腺病毒介導(dǎo)的PKCε基因轉(zhuǎn)移卻誘發(fā)了導(dǎo)致了心肌肥厚和心力衰竭，PKCε可能又介導(dǎo)了左心室收縮功能的降低。因此，PKC家族各亞型與心肌肥厚以及對(duì)心臟功能的影響;在心肌肥厚中PKC各亞型轉(zhuǎn)位激活的機(jī)制;運(yùn)動(dòng)量、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)時(shí)間等與PKC表達(dá)的關(guān)系;PKC在運(yùn)動(dòng)后變化的趨勢;性別和PKC表達(dá);冠狀動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞和心肌細(xì)胞表達(dá)是否一致;動(dòng)物與人的PKC亞型對(duì)心臟作用的區(qū)別等問題還需要進(jìn)一步探討，在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法提高結(jié)果的可信度等方面要進(jìn)一步研究。

［1］Nishizuka Y.Protein kinase C and lipid signaling for suscellular responses［J］.FASEB，1995，9(7):484 －496.

［2］Sugden PH.Signaling pathways in cardiac myocyte hypertrophy［J］.Ann Med 2001，33:611 －622.

［3］Hong Li，Sa Shi，Yi—Hua Sun，et al.Dopamine D2 receptor stimulation inhibits angiotensin II－induced hypertrophy in cultured neonatal rat ventricular myocytes［J］.Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology ，2009，36:312 －318.

［4］Gerald W.Dorn，II and Thomas Force.Protein kinase cascades in the regulation of cardiac hypertrophy［J］.J Clin Invest，2005，115(3):527–537.

［5］H.Takahashi，Y.Takeishi，T.Miyamoto，et al.Protein kinase C and extracellular signal regulated kinase are involved in cardiac hypertrophy of rats with progressive renal injury［J］.European Journal of Clinical Investigation，2004，34(2):85 －93.

［6］Gupta S，Purcell NH，Lin A，et al.Activation of nuclear factorkappa B is necessary for myotrophin－induced cardiac hypertrophy［J］.J Cell Biol.2002 Dec 23，159(6):1019 －28.

［7］Hefti MA，Harder BA，Eppenberger HM，et al.Signaling path —ways in cardiac myocyte hypertrophy ［J］.Mol Cell Cardiol，1997，29:2873－2892.

［8］Braz JC，Gill RM，Corbly AK，et al.Selective activation of PI3Kalpha/Akt/GSK－3beta signalling and cardiac compensatory hypertrophy during recovery from heart failure［J］.Eur J Heart Fail.2009，11(8):739 －48.

［9］李 欣，丁樹哲，盧 鍵.耐力訓(xùn)練對(duì)衰老小鼠心肌Akt/mTOR信號(hào)通路的影響［J］.中國運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志，2010，29(1):38 －41.

［10］Korzick DH，Hunter JC，McDowell MK，et al.Chronic exercise improves myocardial inotropic reserve capacity through alpha1－adrenergic and protein kinase C dependent effects in senescent rats.J Gerontol A Biol Sci Med Sci，2004，59:1089 －1098.

［11］Motoyuki Iemitsu，Seiji Maeda，Subrina Jesmin，et al.Activation pattern of MAPK signaling in the hearts of trained and untrained rats following a single bout of exercise［J］.J Appl Physiol，2006，101:151－163.

［12］胡亞哲，程邦昌，王和平，等.運(yùn)動(dòng)性心臟肥大心肌細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)改變及意義［J］.中華心血管病，2005，33(l0):936 －939.

［13］郭萬剛，余志斌，謝滿江.蛋白激酶Cδ可能參與肥大心肌細(xì)胞轉(zhuǎn)向凋亡［J］.生理學(xué)報(bào)，2006，58(3):269 －274.

［14］余志斌，王云英.心肌肥厚過程中PKC的雙刃劍作用［J］.生理科學(xué)進(jìn)展，2007，38(4):339－342.

［15］何 華.2006.心肌肥厚、肥厚逆轉(zhuǎn)和慢性心力衰竭心肌中PKCε信號(hào)復(fù)合物的蛋白質(zhì)組學(xué)研究［D］.中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)博士學(xué)位論文.

［16］Zhi－Sheng Jiang，Ge－Bo Wen，Zhi－Han Tang，Wattamon Srisakuldee，Robert R.Fandrich，and Elissavet Kardami.High molecular weight FGF－2 promotes postconditioning－like cardioprotection linked to activation of the protein kinase C isoforms Akt and p70 S6 kinase［J］.Can.J.Physiol.Pharmacol.2009，87:798–804.

［17］M.Iemitsu，S.Maeda，T.Miyauchi，et al.TanakaGene expression profiling of exercise－induced cardiac hypertrophy in rats［J］.Acta Physiol Scand，2005，185:259 －270.

［18］Villalba M，Altman A.Protein kinase C －theta(PKC theta)，a potential drug target for therapeutic intervention with human T cell leukemias［J］.Curr Cancer Drug Target，2002，2(2):125 －137.

［19］H.Morawietz，A.H.Wagner，M.Hecker，W.Goettsch.Endothelin receptor B－mediated induction of c－jun and AP－1 in response to shear stress in human endothelial cells［J］.Can.J.Physiol.Pharmacol，2008，86，499 －504.

［20］Emmanuelle Sentex，Xi Wang，Xueliang Liu，et al.Dhalla.Expression of protein kinase C isoforms in cardiac hypertrophy and heart failure due to volume overload［J］.Can.J.Physiol.Pharmacol.，2006，84，227 －237.

［21］Braun M.U.，LaRosee P.，Simonis G.，et al.Regulation of protein kinase C isozymes in volume overloadcardiac hypertrophy.Mol.Cell.Biochem，2004，262:135 －143.

［22］楊 翼，李章華，何金森.穴位離子導(dǎo)入對(duì)耐力訓(xùn)練大鼠心肌蛋白激酶 C表達(dá)的影響［J］.中國運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜，2005，24(1):25－29.

［23］王 斌，羅炳德，鄒 飛.預(yù)熱處理對(duì)缺血心肌的保護(hù)作用及蛋白激酶C信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路機(jī)制［J］.生理科學(xué)進(jìn)展，2003，34(4):336－339.

［24］侯云英，范秀珍，馬志勇.短期運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠缺血/再灌注心肌的保護(hù)作用［J］.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床，2007，27(12):1357－1359.

［25］徐菲菲，付 艷，劉鳳英，等.在低氧預(yù)處理延遲心肌保護(hù)中鈣網(wǎng)蛋白表達(dá)升高［J］.生理學(xué)報(bào)，2006，58(6):536－546.

［26］Tetsuji，Miura，Akihito，et al.Adenosine and preconditioning revisited［J］.Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology，1999，26:92 －99.

［27］Jundong Jiao，Vivek Garg，Baofeng Yang，et al.Protein Kinase C—Induces Caveolin－Dependent Internalization of Vascular A-denosine 5－Triphosphate– Sensitive K+Channels［J］.Hypertension，2008，52(3):499 －506.

［28］符史干，董戰(zhàn)玲，翁啟芳，等.PKC上調(diào)心臟營養(yǎng)素－1促進(jìn)心肌細(xì)胞的存活率［J］.心臟雜志，2006，18(4):406 －409.

［29］高玖鳴，宋昌旭，張軍腺，等.病毒介導(dǎo)的心肌蛋白激酶Cε基因轉(zhuǎn)移導(dǎo)致心肌損害［J］.生物醫(yī)學(xué)工程與臨床，2006(4):246－249.

Advance of PKC Signaling Pathway in Exercise－induced Cardiac Myocyte Hypertrophy

LIU Hua，YANG Yi
(Sports Health＆Sciences School，Wuhan Sports University，Wuhan Hubei，430079)

Myocardial hypertrophy is a compensatory response after the heart stimulation.Myocardial physiologic hypertrophy can improve heart function，but pathological hypertrophy may cause cardiovascular disease as onset of arrhythmia and death，and also one of the causes of sudden death in athletes.The clearing mechanism of exercise－induced cardiac hypertrophy can provide a theoretical basis for the protection of athlete’s heart.So far，formation of myocardial hypertrophy signaling pathways includes PKC，protein kinase B(Akt)，calcineurin(CaM)，activation of the mitogen－activated protein kinase MAPK，tyrosine kinase receptor gp130/STAT，and the stretch of sensitive ion channels and cytoskeletal etc..The PKC pathway is the regulation of myocardial cell growth，differentiation and hypertrophy in the process of signal transduction pathway of key links.Myocardial cells through Gq/PLC/Ca2+/PKC，PKC/MAPK，PKC/NF kappa B related pathways induce activation of late response gene to myocardial hypertrophy.In the process of movement，formation of physiological hypertrophy makes Akt/mTOR the pathway.Myocardial cells to mechanical stretch are also available through PKC signal transduction induce hypertrophy.The PKC includes 13 subtypes，and each subtype on cardiac function is a.PKCa repeatedly after exercise myocardial protective effect;PKC beta 1 on myocardial may have a protective role，and beta 2 is the opposite effect;PKC Delta in favor of myocardial cell adaptation;PKC E on the myocardial protective effects also may have the opposite effect;PKC zeta induces myocardial hypertrophy.

PKC;myocardial hypertrophy;signal transduction;movement

G804.5(R87)

A

1003-983X(2011)06-0676-05

2011-10－05

國家自然科學(xué)基金(30700388)、湖北省教育廳科研計(jì)劃項(xiàng)目(Q20083303)

柳 華(1981－)，女，湖北黃岡人，助教，研究方向:運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究和應(yīng)用.

武漢體育學(xué)院健康科學(xué)學(xué)院，湖北武漢430079