《乙醯膽鹼調控缺血心肌AMPK/PGC-1α介導能量代謝的機制研究》是依託西安交通大學，由孫蕾擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：乙醯膽鹼調控缺血心肌AMPK/PGC-1α介導能量代謝的機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：孫蕾
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
缺血性心臟病（IHD）普遍存在能量紊亂，傳統醫學基於血液動力學的治療並不理想，代謝治療成為防治IHD的新嘗試。我們前期研究發現自主神經調節與IHD密切相關，改善迷走可通過線粒體調控保護缺血心肌，但對以線粒體為核心的能量代謝還未見報導。本課題擬通過建立IHD模型結合迷走神經遞質乙醯膽鹼（ACh）干預，套用酶-化學和免疫螢光等檢測糖/脂肪酸的攝取及其相應轉運蛋白的表達改變/轉位，闡明ACh對心肌能量代謝底物胞漿轉運的影響及作用機制；採用雷射共聚焦和分子生物學等方法檢測脂肪酸氧化、氧化磷酸化關鍵酶表達和線粒體呼吸酶活力，闡明ACh對線粒體介導能量代謝的調節靶點；運用特異性敲除/高表達靶蛋白等技術檢測AMPK/PGC-1α對心肌細胞能量底物選擇和線粒體代謝過程的影響及內在聯繫，闡明ACh調節能量代謝的信號通路。本項目旨在探討ACh最佳化缺血心肌能量代謝的分子機制，為代謝干預治療IHD提供新思路。
結題摘要
缺血性心臟病普遍存在著線粒體介導的心肌能量代謝異常。心臟自主神經調節尤其是改善迷走張力對減輕心肌缺血損傷具有至關重要的作用，然而迷走調控對線粒體的直接影響和調節機制並不清楚。本項目通過離體細胞和在體動物兩個水平建立缺血性心臟病模型，結合迷走神經遞質乙醯膽鹼（ACh）或迷走神經刺激（VNS）干預，探討改善迷走對線粒體調節的心肌保護作用機制。研究發現：1.ACh呈濃度依賴性降低低氧復氧（H/R）後細胞ROS。ACh顯著降低H/R後的細胞凋亡，增加ATP水平和線粒體DNA。ACh顯著增加SOD1和SOD2的表達和活性，增加PGC-1α表達、降低FoxO3a磷酸化，阿托品消除上述效果。PGC-1α或FoxO3a siRNA均能減弱ACh對SOD2調控。提示ACh可通過FoxO3a/PGC-1α途徑增強線粒體和胞漿抗氧化酶活性，減輕H/R誘導的氧化應激損傷。2.ACh呈濃度依賴性促進PINK1和Parkin由胞漿向線粒體轉位。ACh抑制細胞和線粒體腫脹，恢復嵴排列， cyt c的胞漿釋放，降低caspase 3活性。自噬阻斷劑及siRNA抑制PINK1和Parkin蛋白表達，ACh上述作用消失。ACh通過M2受體激活線粒體自噬：ACh升高LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ，降低p62，增加PINK1和Parkin線上粒體的含量，增加Parkin與線粒體共定位增加，M2受體阻斷劑和siRNA均抑制ACh的上述作用。提示ACh通過M2受體激活線粒體自噬，改善線粒體形態與功能，抑制病理性線粒體介導的細胞損傷。3.VNS減輕ISO誘導的心肌和線粒體損傷：表現為VNS改善大鼠血流動力學，降低心梗面積和血清心肌酶。減輕線粒體凋亡和結構異常，增加線粒體大小和內部完整性。VNS改善ISO誘導的線粒體動力學蛋白異常，抑制分裂蛋白Drp1和Fis1蛋白表達，減少Fis1線粒體轉位；促進線粒體融合蛋白OPA1，Mfn1、Mfn2表達。VNS增加AMPK磷酸化及其底物ACC磷酸化。AMPK抑制劑取消了VNS介導的線粒體分裂/融合蛋白的變化。提示AMPK-ACC信號轉導通路參與VNS介導的線粒體保護作用，揭示了VNS調節線粒體動力學的作用靶點。本項目以線粒體介導的能量代謝調節為核心，從氧化應激、線粒體自噬及線粒體動力學等方面探討了改善迷走對線粒體介導的心肌保護作用機制和信號通路，有助於探索心肌缺血防治的新策略
