Sirt1调控Nrf2信号通路对心肌缺血再灌注中氧化应激损伤的作用研究

Oxidative stress is the putative common mechanism of myocardial ischemia/reperfusion injury (MI/R). Latest studies found that inhibition of Sirt1 could deteriorate the oxidative stress injury in heart tissue. Nrf2 is one of the most important endogenous antioxidant stress pathways. Previous reports and our preliminary data showed that activation of Nrf2 could decrease the intracellular ROS content and increase the resistance of cardiomyocytes to oxidative stress during MI/R injury. Importantly, Sirt1 could regulate the activation of Nrf2 to reduce the intracellular ROS content. However, mechanisms for such an action have yet to be investigated. Thus, we hypothesized that Sirt1 regulates the transcriptional activity and nucleocytoplasmic localization of Nrf2 by decreasing its acetylation, leading to the enhanced cell survival against MI/R injury. On the basis of the preliminary experiments, our project would establish animal and cell model to verify this scientific hypothesis. The validation of this hypothesis will suggest a new idea for researching the effective therapy of MI/R, which is of important theoretical significance and application value.

心肌缺血再灌注（MI/R）损伤的发生发展与氧化应激密切相关。近期研究发现抑制Sirt1的表达会加重MI/R中心肌组织的氧化应激损伤，但其机制尚未完全阐明。Nrf2是重要的内源性抗氧化应激通路。文献报道及我们前期研究表明，激活Nrf2可显著增强心肌组织抗氧化应激能力进而减轻心肌损伤，且Sirt1可通过影响Nrf2的活化降低细胞内ROS的水平。据此，我们提出假说：Sirt1通过影响Nrf2的乙酰化，促进Nrf2核内定位进而增加其转录活性，增加下游抗氧化类蛋白表达，启动抗氧化应激机制，最终减少MI/R中心肌细胞凋亡。我们拟通过MI/R细胞和动物模型，运用分子生物学、生物化学等技术，研究Sirt1对Nrf2活化的调控作用和具体机制，并进一步研究其在缺血再灌注引起的氧化应激损伤中的作用。本课题将从Sirt1/Nrf2这个新视点研究增强机体内源性抗氧化应激系统的机制，为MI/R的治疗提供新的思路。

缺血性心脏病包括急性心肌梗死是目前严重危害人类特别是老年人身心健康的主要疾病，冠状动脉的血液再灌注是治疗急性心肌梗死的主要手段。但是，由于再灌注会引起比缺血本身更严重的心肌组织损伤，临床治疗中迫切需要更有效的对因治疗方法减缓症状。研究表明，再灌注心肌损伤主要与氧化应激水平增高有关。本课题分别通过1）分离原代乳鼠心肌细胞，H2O2造成心肌细胞氧化应激损伤模型；2）缺氧/复氧(Hypoxia/Reoxygenation，H/R)法建立体外心肌缺血/再灌注损伤模型；3）小鼠冠状动脉左前降支结扎术建立的体内心肌缺血/再灌注模型，运用分子生物学、生物化学等技术，研究Sirt1对Nrf2活化的调控作用和具体机制，及其在缺血/再灌注引起的氧化应激损伤中的作用。我们研究发现Sirt1参与调控心肌缺血/再灌注中氧化应激水平，且H2O2或H/R处理乳鼠心肌细胞造成损伤后，与正常对照组相比，模型组胞内Nrf2、NQO1、HO-1的蛋白表达均显著增加；Sirt1与Nrf2之间相互作用，且Sirt1过表达可促进Nrf2去乙酰化，促进其下游二相解毒酶NQO1、HO-1蛋白表达，从而Sirt1过表达组细胞生存率提高，其是对照组的1.5倍，并且LDH漏出率降低至对照组的65%；然而下调Sirt1则呈现相反作用。小鼠心肌内注射Sirt1正义、反义腺病毒后，进行在体心肌缺血/再灌注模型的建立，结果显示Sirt过表达心肌梗死面积减少至对照组的35%，改善受损心功能；下调Sirt1则反之。进一步研究发现Sirt1通过影响Nrf2的乙酰化程度，促进Nrf2从胞浆到核内的移位，增加其转录活性，进而增加NQO1、HO-1蛋白的表达，从而启动内源性抗氧化应激机制，缓解心肌缺血/再灌注损伤。本研究证实Sirt1通过增加Nrf2去乙酰化活性，上调Nrf2下游二相解毒酶NQO1、HO-1的表达，改善心功能，降低心肌梗死面积，发挥抗心肌缺血/再灌注氧化应激损伤的作用。