一种新型自噬抑制剂及其抗病理性心肌肥厚机制研究

Inhibition of excessive autophagy or activation of AMPK can inhibit pathological heart hypertrophy and the subsequent heart failure. Based on the support of previous NSFC foundation, we found a small chemical DMH1 that exerted the effects of antagonizing pathological heart hypertrophy, inhibiting autophagy and activating AMPK, therefore, we put forward the present project: a novel autophagy inhibitor and its mechanism of inhibiting pathological cardiac hypertrophy. The content of the project includes: (1) The autophagy inhibition and the underlying mechanism of DMH1. (2) The targets of DMH1-induced AMPK pathway activation. (3) The relationship between DMH1-induced autophagy inhibition and the antagonizing heart hypertrophy; (4) The relationship between DMH1-induced AMPK activation and the antagonizing heart hypertrophy; (5) The effects of DMH1 on cardiac energy metabolism, mitochondrial function and the relationship between these effects and the antagonizing heart hypertrophy. We use compound C and DMH4, the analogous structure chemicals of DMH1, as the comparison. The purpose of the project is not only to study of the effects of DMH1 and its underlying mechanism, but, through the comparison of DMH1,DMH4, and compound C, we aim to elucidate the action mechanism of this type of drugs and identify the structure of the leading compounds, establishing the basis for developing a novel type of anti- heart hypertrophy drugs and novel autophagy inhibitor.

抑制过度自噬或激活AMPK可抑制病理性心肌肥厚及其向心衰转化。申请人在前期国家自然科学基金支持下，发现一种小分子化合物DMH1具有抗病理性心肌肥厚、抑制自噬和激活AMPK的作用，因此提出研究课题：一种新型自噬抑制剂及其抗病理性心肌肥厚机制研究，主要内容包括：(1)DMH1抑制自噬作用及机制；(2)DMH1激活AMPK通路的具体靶点；(3)DMH1抑制自噬作用与抗病理性心肌肥厚作用关系；(4)DMH1激活AMPK与抗病理性心肌肥厚作用关系；(5)DMH1对心肌能量代谢、线粒体功能的影响及与抗病理性心肌肥厚的关系。以上研究以DMH1同类结构药物compound C和DMH4作为参照。本课题最终目标并不仅是研究DMH1的作用及机制，而是通过对DMH1,DMH4, compound C的比较研究，阐明此类药物的作用机制、确定先导结构，为新型抗心肌肥厚/心衰药物和新型自噬抑制剂的开发奠定基础。

抑制过度自噬可抑制病理性心肌肥厚。申请人在前期国家自然科学基金支持下，发现小分子化合物DMH1具有抗心肌肥厚、抑制自噬的作用，因此提出本课题。按照计划任务书内容，进行了DMH1的自噬抑制机制研究，阐明了DMH1的自噬抑制机制及其对细胞糖代谢的影响；由于DMH1是骨成型蛋白（BMPs）的小分子拮抗剂，而雌激素抑制BMP4诱导的心肌细胞肥大，因此继续研究了雌激素抑制心肌细胞肥大的作用和机制。主要结果：（1）发现在心肌细胞、人宫颈癌细胞Hela及人乳腺癌细胞MCF-7中，DMH1可显著抑制低糖饥饿诱导的自噬，且DMH1抑制自噬作用与BMP信号无关； DMH1可抑制AICAR及雷帕霉素诱导的自噬，激活自噬抑制的Akt，mTOR及S6K，对AMPK无影响；应用Akt1/2抑制剂及Akt siRNA后，DMH1的自噬抑制作用下降。结论：DMH1是一种新型自噬抑制剂，其机制与Akt激活有关。（2）基于DMH1对Akt的激活作用，我们发现DMH1剂量依赖性增加L6骨骼肌细胞的乳酸和糖消耗，Compound C可抑制DMH1诱导的Akt激活、抑制DMH1诱导的糖摄取、消耗和乳酸分泌增加，提示DMH1结构可作为调节糖代谢药物的先导结构。（3）发现雌激素抑制BMP4诱导的心肌细胞肥大；雌激素抑制BMP4诱导的心肌细胞BMP4的表达，其机制通过激活ERβ和抑制JNK激活。本研究为新型自噬抑制剂和新型抗心肌肥厚药物的开发奠定了基础。为发挥国家自然基金支持创新工作的作用，我们继续开辟了线粒体与血管功能调节的研究，结果发表于Hypertension, Br J Pharmacol杂志，为新课题的开展奠定了基础。本课题发表SCI论文14篇，编写国际专著1部；获得授权发明专利1项，培养毕业博士研究生3人，硕士研究生4人,获得黑龙江省科学技术奖二等奖1项。