SIRT1介导的PGC-1α去乙酰化修饰与线粒体功能调节在抗多柔比星心肌毒性中的作用研究

SIRT1 is a deacetylase which highly expresses in heart and exerts cardiovascular protective effects whose mechanism is possibly associated with regulation of mitochondrial function. It is suggested that PGC-1α is an important substrate for SIRT1 deacetylation. We previously found that PGC-1α attenuates anticancer agent doxorubicin (DOX)-induced cardiac toxicity by regulating mitochondrial biogenesis and inhibiting mitochondrial oxidative stress. Herein, the present project hypothesize that SIRT1 protects against DOX-induced cardiac toxicity by deacetylation of PGC-1αand regulation of mitochondrial function. To test this hypothesis, we will apply gene silence and overexpression, immunoprecipitation, RT-PCR, live imaging, and many other technologies and methods, to investigate the cardioprotective effects of SIRT1 against DOX in both in vitro and in vivo tests, with focus on elucidating the characteristic of SIRT on regulation of PGC-1a deacetylation and transcriptional activity, and revealing the role of PGC-1α and mitochondrial oxidative stress and mitochondrial biogenesis regulation in SIRT-mediated cardioprotection against DOX. This project is aimed to provide important experimental and theoretical evidences for understanding the mechanism of SIRT1-mediated cardioprotective effects, and discovering the potential target for prevention/treatment of DOX cardiac toxicity.

SIRT1是一种在心脏中高表达的去乙酰化酶，具有重要的心血管保护作用，其机制与调节线粒体功能密切相关。研究提示PGC-1α可能是SIRT1去乙酰化调节的重要底物。本课题组前期研究表明，PGC-1α可通过调节线粒体生成并抑制线粒体氧化应激，而减轻抗肿瘤药物多柔比星(DOX)诱导的心肌毒性。由此，本项目假设：SIRT1通过PGC-1α去乙酰化修饰和调节线粒体功能而发挥其抗DOX心肌毒性作用。将采用基因沉默、免疫共沉淀、RT-PCR和活细胞成像等技术方法，通过体外和体内实验证实SIRT1对DOX心肌毒性的保护作用，阐明SIRT1对PGC-1α去乙酰化修饰及其转录活性的调控作用特征，揭示PGC-1α和线粒体氧化应激与线粒体生成功能调节在SIRT1抗DOX心肌损伤的中的作用。为阐明SIRT1的心血管保护作用机制，发现防治DOX心肌毒性的潜在靶标提供重要的理论和实验依据。

SIRT1 是一种在心脏组织细胞中高表达的去乙酰化酶，具有重要的心血管保护作用，其机制与调节线粒体功能密切相关。近年来研究提示PGC-1α可能是SIRT1 去乙酰化调节的重要底物。本课题组前期研究表明，激活PGC-1α 可增强线粒体生成并抑制线粒体氧化应激，进而减轻抗肿瘤药物多柔比星（DOX）诱导的心肌毒性，但其具体作用机制尚不十分清楚。为此，本项目假设：SIRT1 通过PGC-1α去乙酰化修饰和调节线粒体功能而发挥其抗DOX 心肌毒性作用。为了证实这一假说，分别应用一种已知的SIRT1激动剂白藜芦醇（RSV）和一种潜在的SIRT1激动剂促红细胞生成素（EPO）预处理人源心肌细胞（AC16细胞），综合采用基因沉默、免疫共沉淀、RT-PCR 和Western blot以及活细胞成像等技术方法，主要通过体外实验分别观察RSV和EPO预处理对DOX诱导的心肌细胞毒性及线粒体功能紊乱的影响，分析SIRT1/PGC-1α通路在DOX致心肌细胞毒性及线粒体氧化应激和生成功能紊乱等改变中的作用，重点从线粒体氧化应激和生成功能调节角度探讨RSV和EPO的心肌保护作用机制。研究结果证实了RSV和EPO均可激活SIRT1，并有效减轻DOX诱导的心肌细胞毒性，明显抑制DOX引起的线粒体氧化应激和生成功能破坏；阐明RSV和EPO可通过激活SIRT1的活性和表达，进一步增强PGC-1α 的去乙酰化修饰，再活化PGC-1α介导的线粒体生成。采用SiRNA敲降SIRT1表达，以此建立SIRT1敲降的心肌细胞模型。结果发现，SIRT1敲降可明显加剧DOX诱导的心肌细胞毒性、线粒体氧化应激和功能紊乱，并使细胞对DOX引起的SIRT1/PGC-1α通路改变更为敏感。SIRT1敲降显著减弱RSV和EPO的心肌细胞保护作用，阻断RSV和EPO介导的SIRT1/PGC-1α通路活化及PGC-1α去乙酰化修饰等分子改变。这些研究结果进一步证实PGC-1α是SIRT1去乙酰化调节的重要靶点，揭示PGC-1α去乙酰化修饰及线粒体氧化应激与生成功能调节在SIRT1 抗DOX 心肌损伤中的重要作用。以上研究结果为阐明SIRT1 的心血管保护作用机制，发现防治DOX 心肌毒性的潜在靶标提供重要的理论和实验依据。