自噬在AMPK調控心肌肥厚中的作用

《自噬在AMPK調控心肌肥厚中的作用》是依託中山大學，由董吁鋼擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：自噬在AMPK調控心肌肥厚中的作用
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：董吁鋼
• 依託單位：中山大學

中文摘要

我們的研究表明AMPK可以通過調控能量代謝、蛋白質降解等作用發揮對心肌肥厚的抑制效應。目前的研究提示，AMPK可以激活自噬，發揮對缺血心肌的保護作用。自噬是應激狀態下細胞啟動的溶酶體依賴性降解機制，自噬的激活有可能在心肌肥厚的過程中起抑制作用，但自噬是否為AMPK抑制心肌肥厚的作用機制之一目前尚未見報導。我們假設，AMPK在肥大的心肌細胞中激活自噬，從而抑制心肌肥厚的進展。本研究擬在前期工作的基礎上，在細胞實驗中，通過腺病毒轉染技術，過表達重組AMPK及沉默自噬相關基因，明確自噬在AMPK抑制心肌肥厚中的作用，並闡明AMPK調控自噬的具體分子機制。進而在動物實驗中，觀察AMPK在心肌肥厚不同階段對自噬水平調控的時效特徵和量效特徵，明確AMPK調控自噬在心肌肥厚各階段的具體效應及分子機制，旨在揭示自噬參與AMPK調控心肌肥厚的內在機制，為心肌肥厚的治療提供新的依據。

結題摘要

心肌肥厚是各種心血管疾病死亡的獨立危險因素，其持續存在導致心力衰竭的最終發生，自噬是心肌肥厚發生、發展的重要作用機制。研究表明，絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶AMPK可通過改善心肌細胞能量代謝調控心肌肥厚。近年研究發現，AMPK對自噬具有正性調控作用，然而目前尚無AMPK是否通過激活自噬調控心肌肥厚的相關報導。本研究發現，在苯腎上腺素（PE）誘導心肌細胞肥厚過程中，心肌細胞自噬呈抑制狀態，表現為自噬活性指標（LC3B-II/LC3B-I、beclin-1及P62蛋白降解）的顯著下降，而腺病毒轉染過表達持續激活AMPK則促進自噬激活，並抑制PE誘導的心肌細胞肥厚（表現為心肌肥厚標記物ANP、BNP及心肌細胞面積的下降）；為進一步明確AMPK調控心肌肥厚的作用機制，本研究構建了主動脈縮窄（AB）誘導壓力過負荷心肌肥厚模型。研究發現，在壓力過負荷心肌肥厚模型中，自噬亦呈抑制狀態，且AMPK活性的改變趨勢與自噬一致。通過對小鼠皮下注射AICAR以特異性激活AMPK，我們發現AMPK激活可顯著抑制壓力過負荷誘導心肌肥厚並改善心功能，並明顯促進心肌肥厚過程中的自噬激活。此外，本研究通過檢測心肌細胞溶酶體功能以排除溶酶體功能障礙所致的自噬激活指標假陽性增加，結果表明AMPK激活並未影響溶酶體功能。為深入研究AMPK調控自噬的機制，本研究在心肌肥厚細胞及動物模型中檢測了mTORC1及mTORC2分子信號通路改變，結果表明AMPK激活可顯著抑制mTORC1活性，但並不影響mTORC2活性；而雷帕黴素（mTORC1抑制劑）則顯著抑制了過表達持續激活AMPK對心肌細胞自噬的激活作用，提示AMPK通過抑制mTORC1活性進而激活心肌肥厚過程中的自噬。因此，本研究在細胞及動物水平證實AMPK通過抑制mTORC1信號通路激活自噬，進而抑制體內、體外心肌肥厚，為心肌肥厚作用機制的深入研究提供了新的理論依據，並為心肌肥厚調控機制的後續研究提供新的靶點。