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目的:丙酮酸激酶(PK)是催化糖酵解最后一步的关键限速酶,催化去磷酸化的磷酸烯醇式丙酮酸转化为丙酮酸,用于能量的产生。PK包括四种同工酶(PKL,PKR,PKM1,PKM2),其中PKM2主要存在于早期胚胎组织,在病理状态下例如肿瘤、心肌肥厚、心衰时,在肿瘤组织及心肌组织中也会高表达。目前,PKM2既可作为代谢限速酶参与能量代谢,又可以作为蛋白激酶调控细胞增殖,其在肿瘤细胞中的研究已经比较明确,但其在心脏中的作用存在诸多未知。因此,我们课题组以构建动物心肌肥厚模型、引入PKM2特异性过表达小鼠为载体,探讨PKM2表达与心肌肥厚的相互关系,深入了解PKM2参与心肌肥厚的机制,并为防止心肌肥厚的治疗提供新靶点的思路。方法:(1)选用野生C57BL/6J雄性小鼠,应用主动脉缩窄术(TAC)建立小鼠心肌肥厚模型并以假手术(Sham)组作为对照。术后进行小鼠超声心动图检测,评价其左心室内径、左室后壁厚度、室间隔厚度变化,确认小鼠发生明显的心肌肥厚。(2)术后2、4、6周用Western blot检测心肌组织PKM2及心肌肥厚标记物(ANP、Myh7)蛋白水平变化,找到PKM2显著表达的时间点。(3)以特异性PKM2过表达(PKM2-KI)C57BL/6J雄性小鼠为研究背景,并经PCR鉴定后,同样应用主动脉缩窄术建立PKM2过表达小鼠心肌肥厚模型。术后用小鼠超声心动图检测,评价其室间隔厚度、左室后壁厚度、左心室内径变化。HE染色法测量心肌细胞横截面积。生化检测心肌肥厚指标、糖酵解途径以及Akt/m TOR信号通路。来评价PKM2在调控心肌肥厚中的作用及机制。结果:(1)心肌肥厚模型建立:超声心动图检测结果:室间隔厚度和左室后壁厚度明显增加,舒张末期左心室内径明显缩短。心脏和肺脏质量明显增加。Western blot检测心肌肥厚因子ANP、Myh7蛋白表达显著上调(n=8,p<0.05)(2)找到PKM2显著表达时间点:Western blot检测TAC术后6周,小鼠心肌细胞PKM2表达最显著(n=3-5,p<0.05)。(3)探索PKM2调控心肌肥厚的作用及机制:PKM2-KI TAC组与WT TAC相比,心肌肥厚因子ANP、Myh7表达显著升高(n=3-5,p<0.05);糖酵解途径关键蛋白乳酸脱氢酶(LDBH)表达显著上调(n=3-5,p<0.05);Akt/m TOR信号通路关键蛋白m TOR、P-Akt表达显著下调(n=3-5,p<0.05),P-m TOR有下调趋势(n=3-5,p>0.05)。HE染色测定心肌细胞细胞横截面积,PKM2-KI TAC组与WT TAC组相比,心肌细胞横截面积显著增大(n=3-5,p<0.05)。结论:(1)PKM2在TAC术建立的心肌肥厚模型中表达升高,且在TAC术后6W表达最显著(2)PKM2基因过表达会加重病理性心肌肥厚(3)PKM2通过糖酵解途径调控心肌肥厚的发生发展(4)Akt/m TOR信号通路在PKM2过表达时被抑制