H2S调控AMPK通路抑制糖尿病心肌损伤的机制研究

Diabetic cardiomyopathy is a complication of diabetes, however, its mechanisms are unclear. H2S can be produced by cystathionine r-lyase (CSE) in the heart. Some reports have demonstrated that CSE translocates to mitochondria to maintain ATP level and other functions in stress condition ( e.g.hypoxia and the increase of intracellular calcium concentration). Our previous studies have demonstrated that in STZ induced diabetic rats, CSE expression in the heart is decreased, ROS production is increased and the autophage in the cardiomyocytes is decreased. Adminstration of exogenous H2S inhibits ROS level in mitochondria and maintains ATP level inmitochondrial. Therefore, we postulate " H2S plays a protective role through inducing mitochondrial biogenesis and promoting the occurrence of mitophage in diabetic cardiomyopathy." We will detect the H2S production in the heart of diabetic rats. Meanwhile mitochondrial biogenesis and mitophage and apoptosis will be also observed. The goal of this study is to investigate the protective role and its mechanisms of H2S and to provide a new idea to therapy in diabetic diabetic cardiomyopathy.

高血糖是引起糖尿病心肌病的最上游因素，高血糖诱发心肌线粒体功能损伤，确切机制不清。H2S具有广泛的生物学功能，其主要功能是抗氧化，维持线粒体多重功能发挥作用。但是，H2S在糖尿病心肌病中的作用，迄今未见报道。前期我们已证实，糖尿病心肌H2S含量降低，ROS产生增多且自噬能力降低，给予外源性H2S线粒体ROS产生减少；H2S是糖尿病心肌保护的信号分子。据此，我们推测"H2S通过AMPK通路调控线粒体合成生物促进线粒体自噬进而启动糖尿病心肌的保护作用"。本课题动态观察糖尿病大鼠心肌H2S含量变化，及其对线粒体生物合成及线粒体自噬、线粒体呼吸功能及凋亡的影响。给予调控线粒体生物合成及自噬的干预，证明H2S调控的信号转导通路。同时应用心肌细胞及分离的线粒体确定H2S作用靶点。本课题在器官、细胞及分子水平上探讨H2S发挥对糖尿病心肌病保护中的作用及机制，为糖尿病心肌病的防治提供新思路新靶点。

高血糖是引起糖尿病心肌病的最上游因素，高血糖诱发心肌线粒体功能损伤，确切机制不清。H2S具有广泛的生物学功能，其主要功能是抗氧化，维持线粒体多重功能发挥作用。但是，H2S在糖尿病心肌病中的作用，迄今未见报道。前期我们已证实，糖尿病心肌H2S含量降低，ROS产生增多且自噬能力降低，给予外源性H2S线粒体ROS产生减少；H2S是糖尿病心肌保护的信号分子。据此，我们推测“H2S通过AMPK通路调控线粒体合成生物促进线粒体自噬进而启动糖尿病心肌的保护作用”。本课题动态观察糖尿病大鼠心肌H2S含量变化，及其对线粒体生物合成及线粒体自噬、线粒体呼吸功能及凋亡的影响。给予调控线粒体生物合成及自噬的干预，证明H2S调控的信号转导通路。本课题研究证实：（1）db/db小鼠心脏在未出现明显功能障碍时，已经具有了DCM的相关表现，如能量代谢障碍、左心室肥厚、左心室舒张末期容积减小以及H2S生成的减少。（2） db/db小鼠心肌细胞内ROS生成增多能够激活心肌细胞的内质网应激，并且与心肌细胞的凋亡相关。（3）db/db小鼠心肌细胞内ROS生成增多与线粒体功能障碍以及其清除酶表达和活性的降低有关，外源性H2S能够改善线粒体和ROS清除酶的的功能，减少ROS的生成，抑制持续的内质网应激，减少心肌细胞的凋亡。（4）db/db小鼠心肌细胞内持续的内质网应激和ROS生成与自噬流的抑制有关，外源性H2S能够通过增加Keap-1的含量，促进细胞内自噬体的清除，使细胞内自噬流能够正常进行，从而维持了细胞内的稳态，保护了心肌细胞。（5）外源性H2S通过促进Keap-1形成二硫键提高其表达从而促进自噬流。.在I型糖尿病模型中证实外源性H2S降低了I型糖尿病大鼠心肌组织胞浆和线粒体ROS的生成，从而抑制了I 型糖尿病大鼠心肌组织的内质网应激以及内质网应激相关的凋亡，同时抑制了线粒体途径凋亡。外源性H2S增加了I 型糖尿病大鼠心肌组织中自噬体形成，通过 AMPK/mTOR 通路诱导自噬抑制心肌细胞凋亡，保护糖尿病心肌细胞。