心肌由心肌纤维组成，电镜下可见心肌纤维有分支，并互相连接，有共同的基膜包裹，相邻心肌纤维及其分支在闰盘处呈端对端彼此相连。正常成人心肌纤维长~μm，宽（直径）10~20μm。在新生儿，心肌的直径仅6~8μm或约为成人的一半。肌纤维之间有丰富的毛细血管、无髓神经、胶原纤维和淋巴管等。心肌纤维的外面有肌膜包裹。肌核呈椭圆形，位于细胞中央。肌质内含有丰富的线粒体、肌原纤维、高尔基复合体、溶酶体、糖原颗粒和肌浆网等（图1）。

图1心肌纤维超微结构立体模式图1

线粒体是细胞内呼吸及供能的动力站，主要通过氧化磷酸化合成ATP来供能，同时也参与细胞分化、细胞凋亡的过程，并调控细胞生长和细胞周期。在心肌细胞中，线粒体主要分布在肌丝之间，这与肌原纤维的收缩舒张耗能有关。线粒体嵴的多少与细胞氧化代谢率成正比。心肌细胞代谢率高，线粒体嵴数量多，嵴面积大且排列紧密。线粒体内还含有多种酶系，如三羧酸循环酶系、脂肪酸氧化酶系、呼吸链电子传递酶系及氧化磷酸化酶系等几十种酶系（图2）。心肌是高度依赖氧化磷酸化代谢的高耗氧组织，当线粒体损伤时，与这些酶系相关的代谢都将受到影响而发生相应的功能障碍，如三磷酸腺苷生成减少时，会导致心肌功能衰竭，并引起多器官受累。在病理状态下，线粒体的形态、结构和功能会由于细胞内外环境的改变而变化。之前的文章中我们介绍了线粒体的超微结构及其超微病理改变，本文将继续分享几个透射电镜在心肌线粒体超微病变中的应用。

图2线粒体能量生产示意图2

案例一

线粒体分裂

图3（B）透射电镜观察线粒体肿胀和分裂3

（放大倍数×10;scalebar=nm）

Claudin-5是一种跨膜细胞连接蛋白，可控制内皮细胞的通透性。心脏中Claudin-5的下调与终末期心力衰竭相关，而其潜在的分子机制尚不清楚。为了更好地理解Claudin-5在缺血心肌保护中的作用，本研究从心肌细胞线粒体的角度进行探究，发现在小鼠心脏组织和新生大鼠心肌细胞(NRCMs)中检测到Claudin-5的存在。心肌缺血/再灌注(I/R)或心肌缺氧/复氧（H/R）后其蛋白水平明显下降。免疫荧光结果显示Claudin-5存在于NRCMs的线粒体中。通过透射电镜观察到H/R诱导后线粒体发生了肿胀和分裂，沉默Claudin-5基因会进一步加剧，而通过腺病毒过表达Claudin-5后，则可逆转线粒体的肿胀和分裂。TTC染色发现心肌梗死面积明显减小，证实Claudin-5过表达具有抗凋亡作用。

该研究发现Claudin-5上调线粒体融合蛋白2（Mfn2），下调动力相关蛋白1（Drp1），减轻了H/R诱导的线粒体肿胀和分裂，抑制了H/R后心肌细胞的凋亡，保护心肌细胞免受H/R损伤，为开发基于Claudin-5的心肌保护药物提供了理论依据。

案例二

线粒体自噬

图4透射电镜观察H9C2细胞自噬空泡的形成4

(放大倍数×，×15,)

心脏缺血/再灌注(I/R)损伤是一种病理过程，选择性线粒体自噬在I/R损伤中起重要作用。本研究旨在探讨HIF-1α/BNIP3信号通路诱导的自噬在心肌细胞I/R和氧葡萄糖剥夺/恢复(OGD/R)损伤过程中的保护作用及其潜在的机制。通过对比使用HIF-1α和BNIP3的抑制剂或激动剂，评估SD大鼠心肌I/R损伤和H9C2细胞OGD/R损伤的细胞毒性；Westernblot和免疫荧光检测线粒体自噬蛋白的表达；透射电镜检测线粒体自噬的超微结构。结果发现，I/R和OGD/R损伤增加了HIF-1α的表达并激活了下游BNIP3，随后触发了线粒体依赖性自噬。上调HIF-1α和BNIP3的表达能够促进I/R损伤SD大鼠心肌细胞和OGD/R损伤诱导的H9C2细胞自噬。该研究结果表明当H9C2细胞受到OGD/R损伤时，HIF-1α可同步调节增加BNIP3的表达，从而促进H9C2细胞的自噬，减少缺氧再灌注损伤，进一步研究BNIP3对心肌组织的保护作用提供了直接依据，也为心肌缺血缺氧再灌注损伤早期的临床治疗提供了新的靶点。

案例三

线粒体肿胀

图5透射电镜观察小鼠心肌线粒体5

（zoomedscalebar=0.5um）

心肌细胞能量缺乏是导致心力衰竭的主要原因。Trimetazidine（曲美他嗪）是一种抗心绞痛药物，可改善心肌能量供应。该研究试图证明曲美他嗪通过改善代谢来保护心肌细胞免受压力过载，从而避免心力衰竭的发生。体内试验中，C57BL/6小鼠用于横向主动脉收缩手术（TAC）模型的构建，造模4周后对照组小鼠左心室增大，射血分数减少，表明小鼠出现心衰，而该现象在曲美他嗪治疗组小鼠中得到了显著抑制。透射电镜观察发现对照组心肌细胞线粒体发生了肿胀和嵴断裂，而曲美他嗪治疗组线粒体状态明显改善，动态蛋白检测也表明线粒体功能得以改善，说明曲美他嗪能够改善压力超负荷引起的心力衰竭。体外实验中，对新生大鼠心肌细胞（NRCMs）进行机械牵拉，透射电镜可观察到严重的线粒体肿胀和嵴断裂，曲美他嗪治疗组线粒体嵴数量增加，肿胀程度有所改善，肥大相关蛋白（ANP和BNP）的变化趋势也与之相符，说明曲美他嗪可明显改善机械牵拉引起的NRCMs线粒体变形和功能障碍。

本研究通过在C57BL/6小鼠和NRCMs中构建体内和体外病理模型，模拟压力过载引起的心脏功能障碍，发现曲美他嗪通过AMPK改善心肌线粒体功能来缓解压力过载引起的心力衰竭，揭示了曲美他嗪对心脏保护的新机制。

参考文献

1.李继承，曾园山主编，《组织学与胚胎学》，人民卫生出版社，.

2.

转载请注明:http://www.qolku.com//mjccys/14594.html