从PGC-1α/NRFs信号探讨益气养阴方对糖尿病心肌线粒体功能的影响及调控机制

Recent studies of mitochondria have reignited interest in a role for mitochondrial dysfunction in the pathogenesis of diabetic cardiomyopathy. The improvement of mitochondrial dysfunction has emerged as a promising therapeutic strategy for diabetic cardiomyopathy. It has been recently demonstrated that PGC-1α/NRFs signaling pathway may play an important role in promoting mitochondrial biogenesis and function, however, there's still controversial in the development and progression of cardiac dysfunction in diabetes. In this study, based on the beneficial effects of Yiqi Yangyin recipes on diabetic cardiomyopathy, we will investigate the effects of Yiqi Yangyin recipes on mitochondrial function in diabetic heart, and also, we'll observe whether the protective effects of Yiqi Yangyin recipes on mitochondrial function was involved in the regulation of PGC-1α/NRFs pathway.

糖尿病心肌病影响患者生活质量和寿命，对线粒体功能的调控可能成为治疗糖尿病心肌病的潜在新策略。PGC-1α已被证实为线粒体功能的关键调控因子，但目前为止，PGC-1α在糖尿病心肌病中的作用尚待证实。以生脉散为代表的益气养阴方对2型糖尿病及其心血管并发症均有较好的治疗效果，但益气养阴方能否改善糖尿病心肌线粒体功能仍然未知。本课题基于前期实验基础，拟利用db/db小鼠和高糖高脂诱导的乳鼠心室肌细胞模型，观察糖尿病心肌线粒体功能障碍与PGC-1α信号的关系；明确益气养阴方能否改善糖尿病心肌线粒体功能障碍；并进一步探讨其改善线粒体功能的机制是否通过对PGC-1α/NRFs信号的调控起作用。通过本课题的研究，为防治糖尿病慢性并发症开拓新的思路，并为防治糖尿病慢性并发症的新药研发提供新靶点和理论依据。

线粒体功能障碍是糖尿病心肌病发生发展的重要原因。PGC-1α已被证实为线粒体功能的关键调控因子。以生脉散为代表的益气养阴方对2型糖尿病及心血管病均有较好的治疗效果，但其能否改善糖尿病心肌线粒体功能仍然未知。本项目基于前期工作基础，从多个层面观察生脉散对糖尿病心肌线粒体功能的影响，并进一步探讨其作用机制是否涉及对PGC-1α信号的调控。在整体动物水平，通过瘦素受体缺陷db/db小鼠及其同周龄BKS背景系小鼠，观察不同剂量生脉散对血糖血脂、心脏功能、心重胫骨长度比、线粒体呼吸链复合体蛋白表达和活性以及心肌能量等的影响。在体外细胞水平，通过高糖、高脂诱导H9C2心肌细胞或乳鼠心室肌细胞，观察不同浓度生脉散对细胞存活率、线粒体膜电位、胞内ATP水平、ROS含量、线粒体蛋白表达及呼吸链复合体活性的影响。实验发现：①与非糖尿病小鼠相比，db/db小鼠明显肥胖，血糖、血脂水平显著增高，伴有间质纤维化、心室肥大及舒张功能障碍。②一定剂量的生脉散干预有效缓解糖尿病小鼠脂代谢紊乱，改善间质纤维化、心室肥大及舒张功能障碍。③生脉散缓解间质纤维化涉及对TGF-β及Smad信号的调控。④生脉散干预减轻db/db小鼠与高糖、高脂诱导心肌细胞线粒体结构损伤及功能障碍。为探讨生脉散抗糖尿病心肌线粒体损伤机制，通过分子生物学方法及蛋白活性测定等发现：⑤生脉散干预逆转糖尿病诱导的心肌组织或细胞p-AMPK、SIRT1、NRF1及TFAM表达的降低，抑制乙酰化PGC-1α及UCP2表达的增多。在高脂损伤细胞模型上阻断或激活相关信号如AMPK导致TFAM表达及呼吸链复合体活性改变。综合以上结果，以生脉散为代表的益气养阴方改善糖尿病心肌线粒体损伤，生脉散对线粒体功能的保护涉及对PGC-1α/NRFs及线粒体脱偶联信号的调控。该研究具有一定的社会价值和临床应用前景，可为防治糖尿病慢性并发症提供潜在新靶点和一定的实验依据。课题组完成了预期目标并取得了一些研究成果。目前已发表SCI收录论文2篇、CSCD收录论文1篇，并培养研究生3名。