钙调蛋白激酶Ⅱ的结构及其在神经系统中的作用

钙离子（Ca²⁺ ）是通过局部信号获得特异性刺激的关键细胞内信使分子。Ca²⁺ 结合蛋白,如钙调蛋白（CaM）及其靶蛋白是Ca²⁺ 依赖性反应信号传导的关键靶点。钙/钙调蛋白依赖性蛋白酶Ⅱ（CaMKⅡ）是一种多聚体酶,它是哺乳动物前脑总蛋白的重要组成部分,并且是形成突触后致密部的主要成分。近年来国内外研究显示,CaMKⅡ包含α、β、γ 和 δ 4种亚型,其中α 和 β 主要在神经组织中表达,而 γ 和 δ 则在全身多种组织均有表达,它们参与特定的突触可塑性和记忆巩固过程,对神经系统的兴奋性及一些神经系统疾病的发生起重要作用。前期也有研究表明CaMKⅡδ在促进神经元存活中起重要作用。本文就CaMKⅡ的结构及其在神经系统中的作用和与相关神经系统疾病的关系作一综述。     

长期甲状腺素刺激对大鼠心肌Ca /钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ的影响

目的: 通过观察长期甲状腺素刺激对心肌Ca²⁺/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMKII)的影响,探讨CaMKII是否参与甲亢性心脏病的发生发展。方法: 将20只SD大鼠随机分为甲状腺素刺激组和对照组,每组各10只。以0.2 mg·kg^-1·d^-1的剂量腹腔注射甲状腺素或等体积生理盐水3个月(每次给药前称体重),造模后3个月处死大鼠。以心重(HW)、心重与体重之比(HW/BW)、左心室重与体重之比(LVW/BW)及心肌细胞直径大小反映心肌肥厚;以心肌血管周围胶原面积(PVCA)/血管腔面积(VA)的比值反映心肌纤维化。用实时定量RT-PCR和Western blotting分别从mRNA水平和蛋白表达水平反映CaMKII的变化。结果: 造模3个月后与对照组相比,甲状腺素刺激组的HW/BW、LVW/BW、心肌细胞直径大小和心肌纤维化程度(PVCA/VA)均明显高于对照组,分别是对照组的1.87、1.84、2.15和1.94倍,差异均显著(P<0.05,P<0.01);甲状腺素刺激组心肌细胞中CaMKII mRNA表达水平、蛋白含量与对照组相比均降低,分别是对照组的40%和79%,但CaMKII的活性较对照组增加1.58倍,其差异均显著(P<0.05)。结论: 长期甲状腺素刺激诱导大鼠心肌肥厚模型中,甲状腺素降低心肌CaMKII的表达,但心肌CaMKII的活性增加,CaMKII可能参与甲状腺素诱导的甲亢性心脏病的发生发展。     

钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ在大鼠生后海马发育中的表达

目的 探讨Wistar大鼠生后海马发育过程中钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ（CaMKⅡ）的表达。 方法 应用免疫荧光方法检测CaMKⅡ在生后不同时期大鼠海马CA1、CA3区和齿状回（DG）中的表达情况（n =48）。结果 CaMKⅡ于生后各期海马CA1区和DG的表达逐渐增强,生后第10天（P10）达高峰期,此后逐渐减弱;于CA3区的表达在P4和P10时均较高。其中,CaMKⅡ在CA3区的表达高于在CA1区和DG的表达,在多形层和分子层的表达高于在锥体细胞层或颗粒细胞层的表达。结论 CaMKⅡ在CA1、CA3区和DG中的表达具有特异性的时空分布模式,这可能与其在生后发育过程中的突触发生,树突、轴突形成,海马的成熟以及学习记忆功能相关。     

钙/钙调素依赖性蛋白激酶-Ⅱ及其生物学作用

钙 /钙调素依赖性蛋白激酶 -Ⅱ (ｃａｌｃｉｕｍ/ｃａｌｍｏｄｕｌｉｎ -ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｐｒｏｔｅｉｎｋｉｎａｓｅ -Ⅱ ,ＣａＭＫⅡ )是一种多功能蛋白激酶 ,存在于许多动物细胞内 ,尤其在神经组织中含量丰富。在脑部某些区域如海马内占其蛋白质总量的 2 % ,主要集中在突触部位。研究表明 :ＣａＭＫⅡ广泛参与基因转录调节、神经递质合成、骨架蛋白磷酸化 ,近年来ＣａＭＫⅡ在海马学习及记忆功能过程中的作用正得到广泛的研究。1　ＣａＭＫⅡ的分子结构与活性调节ＣａＭＫⅡ是不同动物种属脑内广泛存在的一种非脯氨酸指导的蛋白激酶。…     

TNF-α和钙-钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ在大鼠心肌缺血后适应中的作用

目的: 探讨肿瘤坏死因子α(TNF-α)和肌浆网钙-钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)在大鼠心肌缺血后适应发生机制中的作用。方法: SD大鼠随机分为5组(各组n=16),包括假手术组(sham组)、缺血再灌注组(IR组)、缺血后适应组(IP组)、重组人肿瘤坏死因子受体:Fc融合蛋白(rhTNFR:Fc)+缺血再灌注组(F+IR组)和rhTNFR:Fc+缺血后适应组(F+IP组)。结扎冠状动脉左前降支建立心肌缺血再灌注损伤和缺血后适应模型,测量各组心肌梗死面积;RT-PCR及Western blotting测定心肌TNF-α mRNA和蛋白及CaMKⅡ含量和活性。结果: (1)与sham组比较,IR组梗死面积/缺血区面积及缺血区面积/总面积的比值均显著增加(P<0.01);与IR组比较,IP组、F+IR组和F+IP组这2个比值均显著减少(P<0.01),其中F+IP组减少更为明显。(2) 与sham组比较,其余各组心肌组织TNF-α mRNA和蛋白均显著升高(P<0.01);与IR组比较,IP组、F+IR组和F+IP组TNF-α表达均显著降低(P<0.01);与IR组比较,IP组、F+IR组和F+IP组CaMK Ⅱ活性均明显升高(P<0.01),其中以F+IP组升高最为显著。(4)与sham组比较,IR组和IP组肌浆网CaMKⅡ活性显著降低(P<0.01),而F+IR组和F+IP组均明显升高;与IR组比较,IP组、F+IR组和F+IP组CaMKⅡ活性均明显升高(P<0.01),其中以F+IP组升高最为显著。结论: 缺血后适应可通过降低缺血再灌注时心肌组织TNF-α mRNA和蛋白表达、增加CaMKⅡ含量和活性发挥心肌保护作用。     

钙调蛋白与肥厚心肌的心律失常

钙调蛋白(calmodulin,CaM)是广泛存在于真核生物体内的一种多功能蛋白质,是Ca2+在体内的一个重要受体。CaM通过Ca2+/CaM依赖的钙调神经磷酸酶及CaMKⅡ,调节心肌细胞肥大相关基因的表达;通过心肌细胞膜上钙通道的磷酸化,造成钙超载,进而诱导心肌肥厚及肥厚心肌心律失常的发生。钙调蛋白在肥厚心肌心律失常机制的阐述,对指导临床治疗和开发新的、更有效的药物具有重要的意义。     

皮质酮对原代培养的海马神经元及其[Ca2+]i和钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ表达的影响

目的:探讨皮质酮(CORT)对培养的海马神经元及其[Ca2 ]i和钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)表达的影响和可能的机制。方法:海马神经元被分为不同终浓度的CORT处理组、CORT MK-8 0 1或高浓度葡萄糖组。采用MTT法、流式细胞术、荧光标记和免疫细胞化学法,观察海马神经元活力、死亡方式[、Ca2 ]i和CaMKⅡ表达的变化规律。结果:1 0-6和1 0-5mol/L CORT组,其海马神经元的活力明显降低,分别以凋亡和坏死为主,并使海马神经元[Ca2 ]i显著升高;CaMKⅡ的表达明显减少。MK-8 0 1和高浓度葡萄糖均能拮抗1 0-6mol/L CORT对海马神经元的损伤作用。结论:在CORT的作用下,海马神经元发生凋亡和坏死;[Ca2 ]i升高可能既是海马神经元损伤的结果,又是引起其发生凋亡和CaMKⅡ表达下降的原因。     

无镁诱导培养大鼠海马神经元癫痫放电模型中电压门控性钙通道Ca_v1.2和钙调蛋白激酶Ⅱ的表达

目的利用无镁细胞外液诱导原代培养大鼠海马神经元癫痫放电模型来检测电压门控性钙通道Ca v1.2和钙调蛋白激酶Ⅱ的表达变化。方法采用新生24h内Wistar大鼠,取海马进行神经元原代培养。体外培养至12d,无镁细胞外液处理一部分神经元3h后,应用全细胞膜片钳技术记录神经元的放电情况以及免疫印迹法检测电压门控性钙通道Ca v 1.2和钙调蛋白激酶Ⅱ的蛋白表达。无镁细胞外液处理另一部分细胞12h后检测Ca v1.2和钙调蛋白激酶Ⅱ的蛋白表达。结果在无镁细胞外液处理3h后,神经元存在自发的"癫痫样"放电,而神经元Ca v1.2和磷酸化钙调蛋白激酶Ⅱ表达不变;无镁诱导12h后,神经元电压门控性钙通道Ca v1.2表达下调,而磷酸化钙调蛋白激酶Ⅱ表达上调。结论电压门控性钙通道Ca v1.2和钙调蛋白激酶Ⅱ的表达变化可能与无镁诱导体外培养大鼠海马神经元自发异常放电的基础病理机制相关。     

钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ通过介导凋亡加重H9c2心肌细胞缺氧/复氧损伤

目的:探讨钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II(Ca~(2+)/calmodulin-dependent protein kinase II,Ca MKII)在H9c2心肌细胞缺氧/复氧(hypoxia/reoxygenation,H/R)损伤中的作用。方法:H9c2心肌细胞随机分为4组:正常对照(control)组、Ca MKII特异性抑制剂KN-93(1μmol/L)对照(KN-93)组、H/R组和KN-93+H/R组,其中KN-93组及KN-93+H/R组先用1μmol/L KN-93预处理2 h后,再进行其它处理。倒置显微镜观察各组H9c2心肌细胞的形态变化,CCK-8法检测各组H9c2心肌细胞的活力,乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)试剂盒检测各组培养基中LDH的活性,Western blot法检测Ca MKII及其底物受磷蛋白(phospholamban,PLN)的磷酸化水平以及凋亡相关蛋白cleaved caspase-3的表达,TUNEL染色和流式细胞术观察细胞凋亡。结果:与control组相比,KN-93组各项指标均无显著性差异;H/R组细胞皱缩,大量死亡,细胞活力明显降低,培养基中LDH活性明显升高(P0.01),Ca MKII及PLN的磷酸化水平和cleaved caspase-3的蛋白水平显著增加(P0.01),TUNEL染色阳性细胞数和流式细胞凋亡率显著增加(P0.01);1μmol/L KN-93干预H/R可明显改善细胞形态,增加细胞活力,降低培养基中LDH活性(P0.01),减少Ca MKII和PLN的磷酸化水平以及cleaved caspase-3的蛋白水平(P0.05),降低TUNEL染色阳性细胞数和流式细胞凋亡率(P0.01)。结论:Ca MKII通过介导细胞凋亡参与H9c2心肌细胞缺氧/复氧损伤。     

钙/钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ抑制剂KN-93对兔心衰模型心室肌细胞晚钠电流的影响

目的:探讨异丙肾上腺素(isoproterenol,ISO)诱导兔心衰(heart failure,HF)时,兔心室肌细胞晚钠电流(late sodium current,I_(Na L))的变化及钙/钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ(Ca~(2+)/calmodulin-dependent protein kinaseⅡ,Ca MKⅡ)抑制剂KN-93对I_(Na L)的影响。方法:经兔耳缘静脉注射ISO(300μg·kg~(-1)·d~(-1),连续15 d)诱导兔HF模型;1月后行心脏彩超检查和HE染色观察心肌形态改变来评价HF模型;Western blot分析Na_V1.5、Ca MKⅡδ和磷酸化Ca MKⅡδ的蛋白水平;经Langendorff装置灌注消化生理盐水(normal saline,NS)组和HF组的兔心室肌细胞,采用全细胞膜片钳技术记录I_(Na L)。结果:与NS组相比,HF组兔心率增加(P0.01),心室腔增大(P0.05),心功能明显降低(P0.01);心肌细胞排列紊乱,呈空泡样变性,细胞间质存在水肿,纤维组织增多。HF组的Na_V1.5、Ca MKⅡδ及磷酸化Ca MKⅡδ的蛋白水平与NS组相比均明显增加(P0.01)。HF组的I_(Na L)与NS组相比明显增加(P0.01);加入海葵毒素Ⅱ(sea anemone toxinⅡ,ATXⅡ)后,HF组及NS组I_(Na L)均明显增加,且HF组比NS组增加更明显(P0.01);在ATXⅡ诱导电流增加稳定后,加入KN-93,NS组及HF组中I_(Na L)均明显减少(P0.05)。结论:Ca MKⅡ抑制剂KN-93能抑制心衰增加的I_(Na L),这一作用可能与影响Ca MKⅡδ活性及Ca MKⅡδ参与I_(Na L)的调控有关。     

血清钙调蛋白水平与急性缺血性脑卒中神经功能缺损程度的关系

目的:观察急性缺血性脑卒中(IS)后48h血清钙调蛋白(CAM)水平变化及与美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)评分的关系。方法:急性IS患者(IS组,n=120),入院时采用NIHSS进行评分,并按NIHSS评分5分(A组,n=51)和NIHSS评分≤5分(B组,n=69)分为两个亚组,于IS后48h测定血清CAM值;另取体检健康人群(对照组,n=100)平行测定血清CAM值。比较IS组与对照组以及不同NIHSS评分IS患者血清CAM水平差异,分析IS组CAM水平与NIHSS评分的相关性。结果:IS组血清CAM值较对照组显著增高(t=15.34,P0.01);A组患者CAM水平明显高于B组(t=10.51,P0.01);急性IS患者血清CAM水平与NIHSS评分呈显著正相关(r=0.308,P0.01)。结论:血清CAM水平可反映IS患者急性期病情程度。     

钙／钙调素依赖的蛋白激酶Ⅱ对心肌细胞钙循环的影响

在心衰、心肌肥厚和心肌缺血等情况下,心肌细胞钙离子循环常出现障碍,导致心脏电-机械活动异常,临床发现心律失常和心源性猝死常和钙循环异常有关.钙调素和钙/钙调素依赖的蛋白激酶Ⅱ(CaMKII)通过调节钙循环的各个环节来影响心肌细胞信号传导和兴奋-收缩偶联,在心衰或心肌肥厚等病理条件下细胞内表达升高.对其深入研究有利于了解这些病理情况下心律失常发生的机制.     

钙调蛋白信号转导途径的机制及其对心律失常的影响

钙调蛋白(Calmodulin,CaM)对细胞内钙离子(Ca)的浓度具有重要的调节作用。Ca/CaM/钙调蛋白激酶Ⅱ是心肌细胞CaM信号转导的重要途径之一。钙调蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)是一种重要的丝/苏氨酸蛋白激2+酶,其表达直接影响心肌细胞的功能和电生理学特性。CaMKⅡ作为Ca调节通路的组成成分,在过度激活时会通过增加钙通道的开放频率而引发心律失常。而且在缺血再灌注初期,CaMKⅡ活性的增加可触发再灌注性心律失常,CaMKⅡ阻断剂对钙超载损伤的心肌细胞有保护作用。     

钙/钙调素依赖的蛋白激酶II对心肌细胞钙循环的影响

在心衰、心肌肥厚和心肌缺血等情况下 ,心肌细胞钙离子循环常出现障碍 ,导致心脏电 机械活动异常 ,临床发现心律失常和心源性猝死常和钙循环异常有关。钙调素和钙 /钙调素依赖的蛋白激酶II(CaMKII)通过调节钙循环的各个环节来影响心肌细胞信号传导和兴奋 收缩偶联 ,在心衰或心肌肥厚等病理条件下细胞内表达升高。对其深入研究有利于了解这些病理情况下心律失常发生的机制。     

Expression of calcium/calmodulin-dependent protein kinase Ⅱ in the hippocampal subregions of the rat during postnatal development

目的 探讨Wistar大鼠生后海马发育过程中钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)的表达.方法 应用免疫荧光方法检测CaMKⅡ在生后不同时期大鼠海马CA1、CA3区和齿状回(DG)中的表达情况(n=48). 结果 CaMKⅡ于生后各期海马CA1区和DG的表达逐渐增强,生后第10天(P10)达高峰期,此后逐渐减弱;于CA3区的表达在P4和P10时均较高.其中,CaMKⅡ在CA3区的表达高于在CA1区和DG的表达,在多形层和分子层的表达高于在锥体细胞层或颗粒细胞层的表达. 结论 CaMKⅡ在CA1、CA3区和DG中的表达具有特异性的时空分布模式,这可能与其在生后发育过程中的突触发生,树突、轴突形成,海马的成熟以及学习记忆功能相关.     

丝裂素活化蛋白激酶与心肌重构

心肌重构主要指心肌细胞肥大和间质增生。丝裂素活化蛋白激酶（ＭＡＰＫ）是一类重要的细胞内信息传递物质。研究发现ＭＡＰＫ是原核细胞和真核细胞生长与分化的细胞内信号传导的共同通路。心室肌、心房肌和心脏间质成纤维细胞中均有ＭＡＰＫ存在，而且许多外界刺激因素如牵张作用、某些血管活性肽和生长因子均可激活ＭＡＰＫ导致心肌重构。因此ＭＡＰＫ在心肌重构的发生中具有重要的地位     

神经肽Y对大鼠心肌细胞Ca2+-钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ的影响

目的 探讨神经肽Y对大鼠心肌细胞ca2+-钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMK Ⅱ)的影响.方法 原代培养SD乳鼠心肌细胞,分为对照组(n=6)和神经肽Y组(n=6),神经肽Y组加入终浓度为100 nmol/L的神经肽Y,对照组不进行处理.处理15 min后采用同位素32P掺人法检测心肌细胞CaMK Ⅱ活性,免疫印迹法(Western blotting)检测磷酸化CaMK Ⅱ(p-CaMK Ⅱ)蛋白表达;处理24 h后激光共聚焦显微镜下记录心肌细胞静息状态下细胞核Ca2+-浓度,实时定量PCR检测心肌细胞β-肌球蛋白重链(β-MHC)、心钠素mRNA表达.结果 神经肽Y刺激心肌细胞15 min后,神经肽Y组CaMK Ⅱ活性较对照组明显升高(336 094.80±10 744.61比273 301.50±16 737.99,P＜0.05),P-CaMK Ⅱ蛋白表达明显增加.神经肽Y刺激心肌细胞24 h后,神经肽Y组心肌细胞胞核Ca2+-浓度较对照组明显增加(226.87±17.37比84.04±6.50,P＜0.01);实时定量PCR显示β-MHC、心钠素mRNA表达亦明显增加.结论 神经肽Y通过增加心肌细胞胞核Ca2+浓度活化CaMK Ⅱ.CaMK Ⅱ可能在神经肽Y诱导心肌细胞肥大效应中起着重要作用.     

脊髓背角长时程增强中CaMKⅡ磷酸化水平的变化

目的探讨长时程增强诱导和维持过程中脊髓背角钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)磷酸化水平的变化。方法(1)细胞外记录脊髓腰膨大部背角浅层神经元C-纤维诱发电位;(2)免疫组化技术观察脊髓背角CaMKⅡ磷酸化水平的变化。结果(1)LTP30min、LTP3h脊髓背角CaMKⅡThr286的磷酸化水平明显高于对照组;(2)强直刺激前30min脊髓局部给予KN-93(CaMKⅡ选择性抑制剂,100μmol/L),LTP的诱导被完全阻断,CaMKⅡ磷酸化水平与对照组无明显差别;(3)强直刺激后30min给予KN-93,明显抑制LTP,CaMKⅡ的磷酸化水平也显著降低;(4)LTP3h后给予KN-93,LTP幅度和CaMKⅡ磷酸化水平与用药前相比,差异没有统计学意义。结论CaMKⅡ磷酸化可能在脊髓背角C-纤维诱发电位长时程增强诱导和早期维持中发挥重要作用。     

钙调神经磷酸酶参与心衰患者心肌重构的信号转导

目的：探讨血管紧张素Ⅱ(Ang Ⅱ)介导的钙调神经磷酸酶（CaN）信号通路参与心力衰竭（CHF）患者心肌重塑的机制。方法:选择因瓣膜性心脏病接受二尖瓣置换术的CHF病人39例，正常对照38例(其中8例来自意外伤亡的器官捐献者)。彩色多普勒超声心动图仪检测心脏扩大和心功能参数。放免法检测血浆及心肌组织Ang Ⅱ浓度，免疫沉淀法测心肌组织CaN、活化T细胞核因子(NFAT₃）、锌指转录因子(GATA₄)磷酸化及蛋白表达，RT-PCR检测肌球蛋白重链（β-MHC）mRNA表达。结果:AngⅡ分别与心脏扩大参数呈显著正相关，而与心功能参数呈显著负相关。CHF患者心肌组织CaN蛋白表达、CaN磷酸化、GATA^₄蛋白表达及β-MHC mRNA表达明显高于对照组，随心功能恶化其表达逐渐增加；NFAT₃磷酸化随心功能恶化而减弱。结论：肾素血管紧张素系统（RAS）激活的CaN信号通路在CHF患者心肌重构机制中可能起重要作用。     

被动吸烟对子鼠海马神经元内钙/钙调蛋白激酶的影响

本文通过建立实验组孕鼠被动吸烟模型,21d后剖腹产,取子鼠脑组织,采用HE染色、Nissl染色、免疫组化染色和计算机图像分析等方法,探讨子鼠海马神经元内钙/钙调蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)的表达变化。结果显示:CaMKⅡ免疫阳性产物分布于子鼠大脑海马神经元胞质内,胞核呈阴性。对照组和实验组子鼠海马神经元内CaMKⅡ平均光密度分别为0.310±0.057和0.192±0.029(P<0.05)。上述结果证实:孕鼠妊娠期被动吸烟使子鼠海马神经元内CaMKⅡ表达减少,可能对子鼠学习记忆能力有一定影响。