七氟醚预处理对心肌损伤保护效应的新机制：Caveolin-3介导的细胞生存通路

Poor outcomes post cardic surgery are largely related to apoptotic response initiated by myocardial ischemia/reperfusion (MI/R) injury. Sevoflurane, a volatile anesthetic, has been previously demonstrated to exert cardioprotective effect against MI/R injury, via activation of AMPK. Whether sevoflurane may initiate cardioprotective signaling independent of the AMPK axis is unknown. Our preliminary studies suggest sevoflurane may commence signaling involving caveolin-3, a critical scaffolding protein associated with compartmentalization and signal protein concentration. To determine the underlying cardioprotective AMPK-independent mechanisms of sevoflurane, we will utilize AMPK dominant negative (AMPK DN) and caveolin-3 KO animal models in experiments investigating both the cellular molecular and whole animal level, and additionally clarify the role of COX-2 in sevoflurane-mediated cardioprotection. Elucidation of the AMPK-independent mechanisms by which sevoflurane exerts its cardioprotective effects may yield new therapeutic targets beneficial for ameliorating clinical ischemic/reperfusion injury.

心肌缺血再灌注损伤(MI/R)是影响多种心脏手术治疗效果的主要原因。研究证实新型吸入麻醉药七氟醚有明确心脏保护作用；传统药物阻断剂研究提示，AMPK通路激活可能是七氟醚心脏保护主要通路。我们最新预实验显示，七氟醚保护作用在心脏特异性AMPK负显性突变（AMPKDN）小鼠依然存在，首次提示七氟醚心脏保护作用并非完全由AMPK介导。进一步研究发现，七氟醚保护作用在Caveolin-3敲除小鼠几乎丧失，提示Caveolin-3可能是其AMPK依赖机制外的另一条重要通路。本研究将利用AMPKDN和Caveolin-3基因敲除模型，整体动物水平结合细胞分子水平研究七氟醚预处理的心肌保护机制,将进一步探索COX-2在Caveolin-3信号途径中的作用，阐明其调节Caveolin-3所介导的细胞膜、信号通路、核损伤保护机制的可能性，为揭示七氟醚保护作用提供全新的分子机制，为应用于临床提供新的实验依据。

本项目主要围绕七氟醚对围手术期心肌缺血再灌注损伤保护作用机制进行研究，探讨了七氟醚如何通过最佳诱导方式而进一步改善心肌缺血再灌注损伤敏感性，进而达到心肌保护目的。通过研究获得以下主要结果和发现：⑴发现并首次报道3cycle七氟醚诱导方式可促进围手术期心肌缺血再灌注损伤Cavolin3（窖蛋白3）表达和再分布，并通过非AMPK依赖机制抗心肌细胞凋亡，保护损伤心肌细胞；⑵七氟醚通过调节COX2表达进而发挥抗凋亡的作用，通过抗氧化抗硝基化作用改善心肌存活能力；⑶在整体动物水平，借助于小鼠基因敲除模型揭示了Cav3在心肌抗损伤信号途径的重要作用；最终通过体内体外和基因分析分子技术优势精准对七氟醚对缺血心肌保护作用机制进行研究。主要结果共发表文章SCI 4篇，其中发表于循环研究最高水平期刊Circulation（影响因子：17.047），核心期刊论文4篇，并在美国心脏病大会做特邀发言，申请实用新型发明专利一项，获邀编写英文章节。