琥珀酸脱氢酶在糖尿病心肌缺血后处理中的作用研究

The myocardial ischemia-reperfusion injury (MIRI) during cardiac surgery will hamper the postoperative recovery of heart function, and the mortality among diabetics receiving cardiac surgery are 2 ~ 4 times higher than ordinary patients. Therefore, it is very need to alleviate cardiac surgical MIRI in diabetics. Ischemic postconditioning (IPO) has been proved to evidently alleviate MIRI in normal myocardia, but in diabetic heart, these protective effects are invalid. Our previous works found that succinate dehydrogenase(SDH) over expressed during myocardial ischemia-reperfusion and low expressed in IPO condition. Therefore, this project will first establish the extracorporeal circulation plus ischemia/reperfusion injury model and myocardial hypoxia reoxygenation modle in diabetic rats, then utilize siRNA technique and SDH- inhibitor (malonic acid) to hinder SDH function, and carry out a series of experiments includes cardiac function test, microanatomy, mitochondrial energy metabolism tests and oxidative damage tests, to analyze the correlation between SDH and the impaired protective effects of IPO in diabetic hearts. This project will find new targets for treatment of diabetic MIRI and add new experimental evidence to the mechanism of IPO against MIRI.

心脏手术中发生心肌缺血-再灌注损伤（MIRI）严重影响心功能恢复，合并糖尿病者心血管事件死亡率是非糖尿病的2~4倍，因此减轻此类病人的MIRI尤为重要。缺血后处理（IPO）可明显减轻正常心肌的MIRI，但在糖尿病模型中作用不明显，其机制尚不清楚。前期研究发现：琥珀酸脱氢酶（SDH）在心肌缺血-再灌注中超表达，而IPO在减轻MIRI时，SDH表达显著降低。因此，本项目拟在糖尿病大鼠中，建立体外循环心肌缺血-再灌注与成年大鼠心肌细胞缺氧-复氧模型，采用siRNA干扰SDH和丙二酸抑制SDH，通过测定心功能、观察心肌组织学改变、检测线粒体能量代谢指标和氧化损伤指标，明确IPO在糖尿病心肌减轻MIRI作用下降是否与SDH有关，为减轻糖尿病MIRI找到新的靶点，并丰富IPO抗MIRI机制认识。

本课题在既往“后处理抗心肌缺血再灌注损伤的线粒体机制”（卫生部公益性行业科研专项：批准号200802173，已结题）的研究基础上，发现琥珀酸脱氢酶-黄素蛋白（SDHA）参与大鼠心肌缺血再灌注损伤。糖尿病心肌中IPO抗MIRI作用明显减弱可能与SDHA活性改变导致的氧化损伤反应增强或能量代谢功能紊乱密切相关。本项目拟在糖尿病和正常大鼠中，利用成年大鼠体外循环（CPB）缺血-再灌注模型，运用SDH抑制剂-dme（丙二酸二甲酯），观察缺血后处理对心肌梗死面积，CK-MB、CTnI、TNF-α、IL-1β、ROS、琥珀酸和富马酸含量的变化，线粒体呼吸功能，膜电位，mPTP开放水平以及SDHA表达及其活性的影响。细胞水平通过分离、培养成年大鼠心肌细胞，建立高糖损伤细胞模型，腺病毒siRNA SDHA感染抑制细胞中SDHA蛋白的表达后建立缺氧复氧模型，观察缺氧后处理对心肌细胞活力、MMP、ROS及ATP含量的影响。上述工作均已完成，得出以下结论：缺血后处理对成年大鼠MIRI具有心肌保护作用，其机制与其抑制 SDHA 蛋白表达相关；缺血后处理对糖尿病大鼠MIRI保护作用消失，抑制 SDHA 蛋白表达可恢复缺血后处理对糖尿病心肌MIRI的心肌保护作用，其机制主要通过减少ROS以减轻炎症和心肌酶，以保护线粒体膜完整性，改善线粒体的呼吸功能，从而保护 MMP 并促进线粒体ATP 合成有关。本实验结果将有助于揭示SDHA在IPO抗正常心肌及糖尿病心肌MIRI损伤的保护作用，为寻找缺血后处理的新的作用靶点提供实验依据，为临床抗糖尿病心肌缺血再灌注损伤提供新的理论依据，为减轻糖尿病MIRI找到新的靶点，并丰富IPO抗MIRI机制认识。