电击后心肌细胞骨架改变的研究进展

中山大学学报论丛,2007年第27卷第3期

SUNYATSENUNIVERSITYFORUM,Vol127　No13　2007

电击后心肌细胞骨架改变的研究进展

林昭润,杨超,张国翔,赵玉涛,竞花兰

(中山大学中山医学院法医学系,广东广州510080)3

摘　要:心肌细胞骨架主要由微管、中间丝和微丝及相关的骨架蛋白组成,它不仅作为细胞的支架,同时也参与细胞的一系列生理活动,因此,对心肌细胞骨架的研究日益受到重视。本文综合目前对心肌细胞骨架的基本构成、各种心肌细胞骨架成分在电击死亡前后发生的变化等研究进展,为以后的研究提出新的思路和问题。

关键词:心肌细胞骨架;电击死亡;法医病理学

中图分类号:D919　　文献标识码:A　　:()2[1]电击死的法医学鉴定,()作为鉴定的依据。

,,但近年来人们对电流通路上的损伤给予,张鹏等[][2,3]对电击死大鼠心、脑、肺及皮肤进行研究,。对于局部不明显的电损伤鉴定,,法医工作者和研究人员正从不同的角度寻找电损伤的鉴定依据。最近的研究表明细胞骨架的改变在电击死亡人体组织学观察中有较显著的意义,因此观察电击死后心肌细胞骨架的改变对探明电击损伤组织学征象,为法医鉴定提供证据有着重要的意义。本文对目前对电击死心肌细胞骨架的研究进展做一简要综述。

一、细胞骨架概述

心肌细胞骨架是一类复杂的微丝微管网状结构,广义的细胞骨架指维持细胞形状、机械抗力和形态完整的一类蛋白质,按结构和功能可以分为:(1)肌原纤维骨架:包括肌球蛋白、C-蛋白、M-蛋白等;(2)真正的“细胞骨架”:包括微管蛋白,肌动蛋白,结蛋白等;(3)膜相关蛋白:包括踝蛋白、粘着斑蛋白等;(4)细胞间连接蛋白:包括闰盘蛋白、胞桥小体、结蛋白和连接子等。细胞骨架在细胞间传递机械和电刺激[6,7][5],他们通过锚定亚细胞结构,如线粒体、高尔基体、细胞核、肌丝等而对细胞的稳定性起重要作用。通过膜相关蛋白,特别是同时与细胞内肌动蛋白和细胞外层粘连蛋白结合的肌细胞增强蛋白,可以起到稳定和机械传递的作用。细胞外基质通过整合素可以改变骨架的组成等性状。实际上,骨架可能调节细胞表面的状况及信号从胞外向胞内的传递,也参与核的重要工作如转录[8,9]。另外,有人认为高度有组织的系统中,相关酶的反应底物及产物,从一种酶到其它酶无须中间释放,就可以迅速地完成从细胞的一部分到另一部分的信号传递过程。这种信号传递系统的结构基础,很可能3收稿日期:2007-01-15

基金项目:2006年学生暑期科研项目

作者简介:林昭润(1984-),男,广东揭阳人;竞花兰,教授,通讯作者,E2mail:jinghl@

mail1sysu1edu1cn.

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是基于骨架的特定组成,及其与线粒体和细胞内代谢途径的其它组分间的相互作用。线粒体的亚细胞分布常与胞浆的微管网相一致。线粒体的形态、分裂及遗传均依赖于线粒体及细胞骨架

[10]的相互作用。电镜及免疫印迹分析可清晰显示微管蛋白、肌丝及细胞器的分布。

通常概念的“细胞骨架”一词指的是经常通过荧光显微镜观察的三种细丝,即微丝、微管和中间丝。这三种成分占骨架成分的10%～15%,其它成分由微梁网格所占据。提供各种附着力量,并适应细胞收缩过程中几何形状改变的可塑性,是肌肉骨架的两个重要作用。微管由微管蛋白组成,其排列及功能由微管相关蛋白调节,没有组织特异性。微管蛋白分子是由Ot一微管蛋白和β一微管蛋白组成的杂二聚体,每个单体的平均分子量为55ku。微管蛋白聚

[11]合为微管存在,微管与微管蛋白数量处于动态平衡中。心肌细胞中,只有30%微管蛋白以

聚合形式存在,70%以游离胞浆蛋白形式存在。电镜下可在心肌细胞核周围观察到微管,此处

2+缺少收缩成分。胞浆Ca-磷酸肌醇水平及pH值改变,而细胞

[12]。

微丝直径5～7nm,见于多数细胞胞质及胞核,,。其主要由肌动蛋白组成,是心肌组织

[13]特异中间丝,直径介于微管(25nm)。

[14],。近年来发现,

,响。,通常描述为z带水平,与Ot辅肌动蛋白和肌动蛋白细丝紧密联系z带与质膜细胞核连接。猜测这些细丝对肌丝的组成和细胞形状的维持有作用。有趣的是尽管结蛋白看起来对正常时收缩力的产生和张力的维持没有作用,但在结蛋白产生无效变异的小鼠平滑肌细胞中,变异平滑肌只产生正常收缩力的40%,且最大缩

[15,16]短速率减少了25%～40%。

二、心肌细胞骨架与电击损伤

目前电击损伤对心脏损伤的病理变化机理主要有如下两种解释:①电流通过心脏产生热能作用,局部温度增高,与射频电流或微波用作心肌消融术治疗严重心律相类似,使局部心肌、

[17]血管或传导组织凝固性坏死。若为单纯电热损伤,损伤程度与电流强度及持续时间呈正比。

②电流通过肌肉时产生强刺激作用,肌肉强烈痉挛性收缩,闰盘分离,促使超收缩带形成,类似的收缩带还可以由低温、机械性损伤、化学伤或恶性高热等引起。

[18]电击共同的途径都形成了心肌缺血期,除血液中CK、CK-MB等有所改变外,各种细

胞骨架和收缩蛋白均发生改变,但对收缩蛋白的损伤早于对细胞骨架和细胞器的损伤。缺血10min,即可观察到肌球蛋白、肌动蛋白、原肌球蛋白、肌钙蛋白T的分布受到扰乱,20min时完全扰乱;缺血10min微管蛋白也发生改变,但120min后才可明显观察到;结蛋白在30～40min时发生变化,90～120min时彻底被扰乱;Vinculin对缺血的抵抗力最强。从超微结构来看,180min缺血期内,组织有轻微的可逆的损伤,缺血条件下培养的鼠心肌细胞,激光共聚焦显微镜观察显示条纹状分布的粘着斑蛋白逐渐变为环状分布,随后有一种92kD胶原生成增多,代表了一种防御机制,通过减少细胞与细胞外胶原母细胞结合而减少收缩对细胞造成的压

[19]迫,从而减少细胞损伤。

三、结　论

随着科学研究的不断进展,我们对细胞骨架的研究日益透彻,电击死后心肌细胞骨架损伤194

机制日益明朗,但目前的研究多集中在动物实验阶段,在人体检材标本上直接观察的研究较少,在以后的工作中我们会完善此方面的研究。

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(责任编辑　徐　杰)

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