衰老小鼠心肌中过表达的促凋亡蛋白Omi/HtrA2通过线粒体自噬致老年心力储备降低的机制研究

The decreasing of cardiac reserve reduced the life quality of the elderly with aging. It is reported that cardiomyocyte apoptosis are responsible for lower cardiac reserve in aging heart. Our previous study found that the overexpression of a mitochondrial pro-apoptosis protein Omi/HtrA2 was participated in cardiac reserve in aging heart. However, its mechanism is unclear. In this study, we will observe the cardiac reserve, apoptosis, mitophagy after injection UCF – 101(specific Omi/HtrA2 inhibitor), mitophagy activator /inhibitors in heart, and plasmid transfection /RNA interference technology in H9c2, to prove that overexpression of a pro-apoptosis protein Omi/HtrA2 decrease cardiac reserve through PINK1-parkin-Mfn2 pathway and/or Drp1 parkin-independent pathway mitophagy, and HSF1 is the main cause of overexpression of Omi/HtrA2 in aging heart. It will provide the evidence for Omi/HtrA2 to become a potential target to improve the cardiac reserve in aging heart.

随年龄增加而出现的心力储备降低严重影响老年人的生活质量，研究认为心肌细胞凋亡的增加是致老年心力储备降低的重要原因。我们原创性的研究发现，衰老心肌中线粒体促凋亡蛋白Omi/HtrA2的过表达参与了老年心力储备降低，但机制不清。本研究拟通过心脏注射Omi/HtrA2的特异性抑制剂UCF-101及线粒体激活剂/抑制剂、质粒过表达/RNA干扰等技术，观察自噬水平、心肌细胞凋亡和心力储备的改变，证实衰老心肌中Omi/HtrA2的过表达通过PINK1-parkin-Mfn2途径和/或Drp1非依赖Parkin途径下调线粒体自噬，降低心力储备，其中转录因子HSF1是促进衰老心肌Omi/HtrA2表达的主要原因。本研究将为把Omi/HtrA2作为一个潜在的改善老年心脏心力储备的靶点提供了实验依据。

随年龄增加而出现的心力储备降低严重影响老年人的生活质量，研究发现心肌凋亡是致老年心力储备降低的重要原因。我们研究发现，衰老心肌中线粒体促凋亡蛋白Omi/HtrA2的过表达参与了老年心力储备降低，但机制仍不十分清楚。本研究选取4月龄（青年组），12月龄（中年组），18月龄（老年前期组），24月龄（老年组）四组年龄的小鼠模拟衰老过程，结果发现老年心肌氧化应激增强，抗氧化能力下降，主动脉内皮受损。线粒体促凋亡蛋白Omi/HtrA2在老年心肌中mRNA和蛋白表达水平增加，我们前期研究发现p53可以作为Omi/HtrA2的转录因子，我们采用质粒过表达、荧光素酶报告基因等方法证实p53激活Omi/HtrA2的转录致其表达增加，同时检测发现心脏特异性过表达Omi/HtrA2小鼠的心肌中p21，p53，p16表达增加，加入Omi/HtrA2特异性抑制剂UCF101后可改善，提示过表达Omi/HtrA2促进衰老，明确了Omi/HtrA2与衰老之间的关系。此外，课题组发现老年心肌线粒体损伤，采用H2O2 刺激H9c2细胞构建线粒体损伤的模型后，心肌细胞中HSF1的表达升高，提示线粒体的损伤促进HSF1的表达。采用质粒过表达/RNA干扰、超声等技术观察心肌凋亡及心力储备的改变，发现老年心肌中过表达的HSF1通过激活Omi/HtrA2的转录活性促进Omi/HtrA2的表达，加重线粒体途径的细胞凋亡，参与老年心力储备降低。.我们的研究发现老年小鼠线粒体自噬降低，采用线粒体自噬激活剂CCCP上调线粒体自噬后细胞凋亡降低，提示老年心肌通过抑制线粒体自噬促进心肌凋亡。进一步检测线粒体自噬通路蛋白发现Drp1下调，质粒过表达逆转Drp1后线粒体自噬上调，凋亡减轻，提示老年Drp1通路的线粒体自噬是促进心肌凋亡的机制。进一步通过腹腔注射Omi/HtrA2的特异性抑制剂UCF-101、线粒体激活剂、质粒过表达等技术，发现Omi/HtrA2通过下调Drp1通路的线粒体自噬促进心肌凋亡。本研究结果提示衰老与Omi/HtrA2互相促进，过表达Omi/HtrA2通过下调线粒体自噬加重心肌细胞凋亡参与老年心力储备降低。本研究完善了Omi/HtrA2促心肌凋亡致老年心力储备降低的机制，为把Omi/HtrA2作为一个潜在的改善老年心脏心力储备的靶点提供了实验依据。