AMPK介导Ghrelin拮抗体外循环心肌缺血再灌注损伤的作用和机制研究

Cardiopulmonary bypass (CPB) inevitably leads to myocardial ischemia-reperfusion (I/R) injury, which plays a key role in the prognosis of patients with CPB heart surgery.Drug therapy is one of the most important therapies in attenuating CPB-induced myocardial I/R injury. As a key regulatory protein in exerting cardioprotective effect, AMPK regulates several downstream signaling pathways such as eNOS-NO pathway and mediats several pathophysiological processes in diverse tissues and organs. We have found that the protective effect of ghrelin against CPB-induced myocardial I/R injury relied on the activation of eNOS-NO pathway, and we also found the up-regulation of AMPK by ghrelin. However, the definite mechanism remains unknown. Thus, we suppose that ghrelin activates AMPK, and then AMPK regulates the downstream eNOS-NO pathway and ultimately exerts the protective effect against myocardial I/R injury. Based on the above hypothesis, this study aims to investigate the effect and mechanism of AMPK signaling pathway in the protection against CPB-induced I/R injury by ghrelin. We will activate or inhibit the AMPK and relevant downstream signaling pathway in CPB animal and cell model. Then, we plan to investigate myocardial injury, apoptosis, energy metabolism and other relevant indicators. This study will provide new therapeutic target and strategy for the protection against CPB-induced I/R injury of heart and other organs in clinic.

体外循环（CPB）不可避免造成心脏手术患者心肌缺血再灌注（I/R）损伤，是影响预后的关键因素之一，而药物干预是对抗心肌损伤的重要策略。文献报道AMPK是心脏保护方面重要细胞内调控蛋白，介导多种组织器官病理生理过程，其激活后可调控下游eNos-NO等多种信号分子通路拮抗I/R损伤。我们发现ghrelin可通过激活下游eNos-NO通路拮抗CPB心肌I/R损伤，也可以上调AMPK表达，但具体相互作用和调控机制不明。综上我们推测：ghrelin激活细胞内AMPK信号分子并调控下游eNos-NO信号通路，最终发挥抗心肌I/R损伤作用。本研究拟围绕此科学假说，于CPB动物模型在体/离体心脏和细胞模型中干预AMPK通路，监测心肌损伤、细胞凋亡、能量代谢等指标，明确AMPK通路是ghrelin拮抗CPB心肌I/R损伤的关键机制之一。本研究将为临床防治CPB心肌及其它器官I/R损伤，提供新治疗靶点和思路。

背景：心脏外科手术一般需在体外循环（Cardiopulmanry bypass，CPB）辅助下完成，而CPB不可避免造成心肌缺血再灌注（Ischemia/reperfusion，I/R）损伤。患者能否耐受CPB心肌I/R损伤是除手术矫治效果外影响预后的决定性因素。因此，寻找CPB心肌I/R损伤的防治措施将有利于减轻CPB自身造成的心脏损伤。.主要研究内容：我们在成功建立CPB心肌I/R损伤模型基础上，于围CPB期分别给予ghrelin及拮抗剂。收集血液标本检测心肌损伤标志物、氧化应激产物、炎症物质浓度等变化。分离单心肌细胞测定收缩舒张功能。检测CPB后心肌细胞凋亡和损伤情况。在此模型中，于围CPB期通过激活剂或者病毒转染等方法，调控AMPK蛋白的表达，通过western-blot方法监测相关蛋白表达。在上述研究基础上，测定围CPB期间心肌细胞的葡萄糖摄取水平的变化及相关蛋白分子的表达及活化，并通过干预手段调控AMPK等蛋白的表达，研究其对此期间葡萄糖摄取的影响及相关蛋白分子的活化。.重要结果及关键数据：我课题组研究发现在围CPB期间心肌I/R损伤模型中，给予ghrelin可以显著改善因CPB期间I/R损伤导致的心脏功能降低，减少炎症氧化应激物质蓄积，降低心肌损伤标志物水平，维护受损心肌收缩舒张功能。研究发现AMPK可能在围CPB期间发挥保护心肌I/R损伤的重要作用，激活AMPK及其相关分子信号通路可以发挥维护心功的重要作用，而ghrelin可能通过激活AMPK及其相关信号分子通路发挥保护心肌的作用。围CPB期间心脏因I/R损伤导致葡萄糖摄取功能受损，并可能因此诱发糖代谢功能紊乱，降低心脏器官功能。AMPK及其相关信号分子通路可能在调控这种心肌功能损伤中发挥重要作用，干预AMPK表达可能发挥维护心肌能量代谢的重要作用。.科学意义：通过建立CPB心肌I/R损伤模型，干预AMPK通路，监测心肌损伤、细胞凋亡、能量代谢等指标，明确AMPK通路是ghrelin拮抗CPB心肌I/R损伤的关键机制之一。本研究将为临床防治CPB心肌及其它器官I/R损伤，提供新治疗靶点和思路。