p53介导的葡萄糖酵解向氧化磷酸化转化加速慢性心力衰竭失代偿及其机制

目前慢性心力衰竭发病率及死亡率均较高，且机制仍不明确。文献和我们前期的研究工作发现使葡萄糖代谢从糖酵解更多地转向有氧氧化，可促使慢性心肌肥厚失代偿的发生，但其中机制却不清楚。我们经过前期研究，发现心衰时伴有线粒体氧化磷酸化相关的应激诱导蛋白p53表达增加，因此推测"p53导致活性氧自由基(ROS)生成及心肌细胞凋亡增加，是葡萄糖酵解向有氧氧化转变、促使慢性心肌肥厚失代偿的重要原因"。本课题将在进一步确定"糖酵解－有氧氧化脱耦联"在慢性心力衰竭进展中的保护性作用的基础上，通过分子、细胞和动物水平干预p53的表达，观察心脏线粒体氧化磷酸化水平、氧化应激状态、细胞凋亡和心功能等指标变化，验证这个慢性心衰发病的新机制。这项研究对深入认识代谢在心衰病程中的作用及机制有重要意义，并可能为临床从改善代谢的角度防治心衰提供新策略和新靶点。

目前心力衰竭是严重威胁人类健康的重大疾病，亟需对心脏生物学及心衰的发病机制进行重新审视。能量代谢异常与心衰的相关性以及两者之间可能存在的因果关系近年备受关注。我们研究发现，在心肌肥厚过程中存在“糖酵解－有氧氧化脱耦联”现象，但其具体的病理生理意义仍不清楚。我们首先成功地制作了小鼠的主动脉缩窄模型（TAC），以模拟临床上慢性心肌肥厚的进展过程，然后用小动脉超声分析仪证实缩窄的程度以及小鼠心功能的动态变化，我们的缩窄率稳定在70％左右，压差60mmHg左右。接着用western blotting的方法分析了小鼠TAC模型分析慢性心衰进展过程中磷酸化丙酮酸脱氢酶PDH表达的动态变化，来间接反映糖酵解和氧化磷酸化的相对水平；我们发现在早期心肌肥厚的代偿期葡萄糖的糖酵解水平占主导地位，而随着慢性心肌肥厚向失代偿的转变，有氧氧化水平逐渐占主导地位。进一步我们用改善脱耦联的药物二氯乙酸(DCA)被动性增强有氧氧化，发现并不能改善肥厚心脏的心功能，相反却加速了心功能的恶化，且DCA处理明显降低了TAC小鼠的20周生存率。接着我们分析了其中可能的作用机制，鉴于p53在糖代谢中的关键作用，我们分析了慢性心衰进展过程中其动态变化，发现心衰晚期的表达要显著高于早期代偿期，进而我们分析了心肌细胞凋亡的情况，发现p53晚期增高的同时心肌细胞凋亡也明显增加。通过我们的研究证明，“糖酵解－有氧氧化脱耦联”在慢性心肌肥厚进展过程中起着保护作用，心肌葡萄糖代谢从糖酵解向氧化磷酸化转变促进了代偿性心肌肥厚向失代偿性心力衰竭，其机制与p53表达增加导致心肌细胞凋亡增加有关。