急性期蛋白ORM在心力衰竭中的正性肌力作用和机制研究

The discovery of new inotropic drug is emergency because present agents are not ideal due to the increase in calcium load and the late mortality when rescuing a failing heart. Our previous studies found that ORM, one of acute phase proteins, can increase skeletal muscle glycogen content and contracting via CCR5-AMPK pathway. Cardiac muscle and skeletal muscle have similar systolic and diastolic mechanism. We further found that ORM is markedly increased in response to heart failure and exogenous injection of ORM can significantly increase ejection fraction, survival rate and cardiac glycogen content, while it did not change the cardiac cellular calcium concentration. These results indicated that ORM may play a beneficial inotropic role in heart failure. In the present studies, we plan to evaluate the role and mechanism of ORM in the heart failure. In vivo, we first detect whether ORM is involved in the development of heart failure and observe the effect of ORM in enhancing inotropic action and improving prognosis. In vivo, we explore the role of ORM in the process of excitation-contraction coupling, including the effect of ORM in single cardiac cell contraction and calcium influx, calcium sensitizing and calcium reuptake, and further clarify whether CCR5-AMPK-glycogen is inovled in this regulation. ORM may be a novel endogenous inotropic protein and acts as a new target for the treatment of heart failure.

正性肌力药在心力衰竭治疗中一直占主导地位，但由于增加钙内流，影响患者预后而应用受限，改善能量代谢是新药研发重点方向。我们前期发现，急性期蛋白ORM通过CCR5-AMPK通路增加骨骼肌糖原含量，增加肌肉耐力。由于心肌和骨骼肌相似的收缩舒张机制，促发我们探索ORM在心力衰竭中的作用。预实验表明，心衰后ORM显著增加，外源性ORM显著提高心衰小鼠射血分数和生存率，增加心肌糖原含量，而不引起心室肌细胞钙内流，提示ORM可能扮演有益的正性肌力作用。本课题将全面评估ORM在心力衰竭中的作用和机制。整体上，研究ORM是否参与心力衰竭的发生发展，评价ORM对心力衰竭强心和改善预后的效应；机制上，深入探索ORM影响兴奋-收缩耦联的作用和机制，包括对单个心肌细胞收缩和同步钙内流、钙增敏、钙重吸收等的影响，以及和CCR5-AMPK-糖原通路关系。ORM可能成为改善预后、避免现有药物缺点的正性肌力药物研发新靶点。

改善能量代谢是心力衰竭（心衰，HF）治疗的潜在靶标。我们前期研究发现，急性期蛋白ORM可通过CCR5-AMPK通路增加骨骼肌糖原含量和肌肉耐力。在此，我们进一步探讨了ORM在心衰中的作用和机制。结果表明，左前降支冠脉结扎（MI）诱导的心衰小鼠血清、心肌和肝脏组织中ORM表达显著升高，伴随糖原和ATP的降低。ORM在HF患者的血清样本中显著过表达。外源性ORM可显著改善心衰造模小鼠的心功能，而敲除ORM则表现出相反的效果，缩短了小鼠的存活率。在人诱导多能干细胞来源的心肌细胞（iPSC-CMs）中，ORM可以在不影响心率、细胞指数和细胞内钙的情况下促进其收缩。通过生物信息学分析，Pl2g12a(PGC-1α)、Suclg2和GAPDH是与能量代谢相关的差异表达基因。ORM在iPSC-CMs中特异性结合CCR5。用拮抗剂Maraviroc(MVC)阻断CCR5可消除ORM对心功能和能量代谢的影响。总的来说，ORM可能作为一种新的内源性正性肌力蛋白。它可以通过CCR5改善心脏能量代谢，提示可能是HF的潜在治疗靶点。目前已有的成果：SCI论文6篇，中文核心1篇。本项目核心内容，1篇被Circulation Research(IF:17.367)退修，1篇投稿中。授权国家发明专利1项（酸性糖蛋白ORM在制备治疗心力衰竭药物中的应用）。培养研究生4名。相关研究内容获得海峡两岸心血管研讨会二等奖，在中国药理学会全国学术大会做青年英文报告并获优秀壁报奖，并在全国心血管药理学大会上受邀做专题报告。