S1P后适应对心肌缺血再灌注损伤中JAK-STAT信号通路及线粒体的作用研究

本项目组前期研究发现1-磷酸鞘氨醇（S1P）预适应具有心血管系统保护作用。本课题拟应用大鼠在体心脏缺血再灌注损伤模型及乳鼠心肌细胞缺氧再给氧损伤模型，通过再灌注/复氧前期给予S1P，以明确S1P后适应对心肌缺血再灌注损伤的保护作用。在此基础上，进一步以JAK-STAT通路和mPTP（线粒体通透性转换孔）为切入点，通过观察S1P后适应过程中JAK、STAT及下游线粒体相关靶单位的变化，并考察JAK-STAT通路与RISK通路的相互关系，从细胞信号转导角度研究S1P后适应心脏保护作用的机制。本实验结果将丰富并完善S1P后适应过程中信号转导通路的作用，为探索药物作用新靶点提供实验室数据，为S1P或相应受体激动剂应用于临床心肌缺血再灌注损伤治疗提供理论依据。

作为防治心肌缺血再灌注损伤的策略，大量研究证实心肌缺血预适应、后适应、药理性后适应可通过激动SAFE通路或者RISK通路发挥保护作用。但SAFE通路以及RISK通路之间相互联系尚不清楚。本实验室前期研究发现1-磷酸鞘氨醇（S1P）预适应具有心血管系统保护作用。本研究应用大鼠在体心肌缺血再灌注损伤模型及体外心肌细胞缺氧再给氧损伤模型，观察了S1P后适应的心肌保护作用，并观察了S1P对SAFE通路、RISK通路相关靶酶，线粒体相关靶点的影响。体内外研究均证实S1P后适应可改善心肌损伤、减少心肌梗死面积、降低凋亡细胞数量，降低CK-MB活性、LDH或CtnI含量。该作用与抗氧化应激、抑制钙超负荷、维持线粒体结构功能正常（抑制mPTP开放、抑制线粒体膜电位下降）、抗细胞凋亡（降低bax表达及线粒体易位、增加bcl-2水平；抑制线粒体细胞色素C释放，抑制caspase活性）有关。上述S1P保护作用与SAFE通路以及RISK通路活化有关，S1P可增加JAK2、STAT3、Akt、ERK1/2磷酸化，JAK2抑制剂AG490、STAT3抑制剂Stattic、PI3K抑制剂LY294002、ERK1/2抑制剂PD98059可减弱S1P后适应保护作用。同时JAK2抑制剂AG490可抑制S1P诱导的STAT3、Akt、ERK1/2磷酸化，提示SAFE通路以及RISK通路之间存在相互联系，JAK2为STAT3、Akt、ERK1/2的上游。为排除内源性S1P对心肌损伤的影响，本研究采用分别RNA干扰SK或SK抑制DMS的方法证实无内源性S1P的条件下，外源性S1P仍具有抗心肌缺氧复氧损伤作用。该作用可为S1P受体1、3受体阻断剂所阻断。提示S1P抗缺氧复氧损伤作用与S1P 1、3受体激活有关。通过分离线粒体进行相关研究证实，S1P可诱导细胞尤其是线粒体GSK3β磷酸化，免疫共沉淀结果证实线粒体磷酸化GSK3β可以与ANT结合，并抑制ANT与CyP-D结合，抑制mPTP开放，进而发挥抗缺氧复氧损伤作用。该作用可被mKATP阻断剂5-HD所抑制，提示mKATP参与S1P诱导GSK3β磷酸化、抑制mPTP开放。而mKCa对S1P无影响。上述研究证实S1P可通过激动S1P1、3受体，激活SAFE通路及RISK通路，抑制mPTP开放，维持正常线粒体功能，进而发挥抗心肌缺血再灌注损伤作用。