Formononetin调控CYP450-EETs-sEH通路抗心肌缺血再灌注损伤作用机制

Myocardial ischemia-reperfusion injury (MIRI) is an important case lead to the low survival rate of clinical acute myocardial infarction patients after the emergency treatment. A large number of studies have shown that CYP450-EETs-sEH pathway played an important role in the MIRI progress. Formononetin (7-hydroxy-4'-methoxyisoflavone) is a kind of O-methyl-isoflavone. Preliminary studies from this project have shown that the significant anti-MIRI effects of formononetin may be associated with the CYP450-EETs-sEH pathway. The project intends to study on myocardial ischemia reperfusion in rats, primary cardiac myocyte hypoxia and reoxygenation, virtual molecular docking on computer to clarify the mechanisms underlying formononetin regulating CYP450-EETs-sEH pathway and its downstream active molecules p42/p44 MAPK PI3K/Akt signal transduction pathway from the overall level, the cellular level, and molecular level. Meanwhile,the important role of CYP450-EETs-sEH pathway and its downstream active molecules in the MIRI process would be studied in-depth. The project featuring with the combination of study on the mechanism of drug action and pathological mechanism would help clarify the pathogenesis of MIRI, and provide new ideas for prevention and treatment of such diseases.

心肌缺血再灌注损伤(MIRI)是临床急性心肌梗死病人救治存活率低的重要原因。大量研究表明，CYP450-EETs-sEH通路在MIRI进程中发挥重要的生物学作用。Formononetin（FOR）是种异黄酮类化合物，本项目前期研究提示FOR的抗MIRI作用与CYP450-EETs-sEH通路有关。本项目拟通过大鼠心肌缺血再灌注、原代心肌细胞缺氧复氧、计算机虚拟研究（分子对接）从整体水平、细胞水平、分子水平研究FOR调控CYP450-EETs-sEH通路的具体环节及对下游活性分子p42/p44 MAPK、PI3K/Akt信号转导通路的影响，明确其心脏保护作用的具体机制及特点，同时深入研究CYP450-EETs-sEH通路及其下游活性分子在MIRI进程中的作用，并结合药物作用机制研究探讨调控该通路防控MIRI的科学意义，有助于阐明MIRI的发病机制，为防治该类疾病提供新的思路。

缺血再灌注（I/R）损伤是心肌梗死患者施行冠脉再通治疗不可避免的继发病理改变，目前其病理生理机制尚未完全阐明。环氧二十碳三烯酸(Epoxyeicosatrienoic acids, EETs)作为花生四烯酸（AA）的细胞色素P450(Cytochrome P450, CYP)环氧化酶代谢产物，是一种强大的内源性心血管活性物质，具有广泛的心脏保护作用，能抑制心肌肥大、凋亡，尤其对心肌缺血再灌注损伤保护作用明显。心血管系统中催化EETs合成的环氧化酶分布于血管内皮和心肌细胞，主要为CYP2C和CYP2J，分别催化AA生成不同的同分异构体。EETs主要由经过可溶性环氧化物水解酶（Soluble epoxide hydrolase, sEH）水解而生成其失活代谢产物二羟基二十碳三烯酸(Dihydroxyeicosatrienoic acids, DHET)，是降低体内EETs水平的最重要途径。本研究结果证实，贯通EETs 上游合成和下游代谢失活环节的CYP450-EETs-sEH轴与心肌缺血/再灌注损伤密切相关，在其病理生理机制中扮演关键角色。以14,15-EET为代表的一众EETs 次序激活PI3K/Akt/mTOR信号通路发挥强大的心脏保护作用。大鼠体内和体外实验结果显示，天然异黄酮类化合物Formononetin能够明显降低心肌梗死面积，抑制心肌细胞凋亡，增加内源性抗氧化酶的活性，减少炎症因子释放，改善心脏收缩和舒张功能障碍，具有明确的心脏保护作用。机制研究进一步揭示Formononetin可以上调EETs合成关键酶CYP2J4，抑制EETs失活酶sEH，升高循环以及心肌组织局部EETs/DHETs，激活PI3K/Akt/mTOR信号通路；结合小干扰RNA敲低技术、药理学拮抗处理以及蛋白质互作虚拟计算手段，证明对CYP450-EETs-sEH通路的精细调控在Formononetin的抗心肌I/R损伤中作用举足轻重。本研究结合Formononetin作用机制研究探讨了CYP450-EETs-sEH通路及其下游活性分子在MIRI进程中的作用及其特点，明确了该通路在防控MIRI方面的科学意义，有助于阐明MIRI的发病机制，为防治该类疾病提供新的思路。