Sestrin 1调控心肌肥厚与心肌纤维化的机制研究

Ventricular remodeling, including caridac hypertrophy and cardiac fibrosis, is one of the significant factors in the development of heart failure. Oxidative stress is a pivotal mechanism in the progression of ventricular remodeling. In our previous study,we found inhibition of oxidative stress can remarkably reduce cardiac hypertrophy and fibrosis. Sestrin 1 is a potent antioxidant gene which can alleviate oxidative stress induced cellular injury. However, there is no study related to Sestrin 1 and ventricular remodeling. In our pilot study, we proved adenoviral overexpressed Sestrin 1 can significantly inhibit cardiomyocyte hypertrophy, while markedly induced hypertrophy was found in the cardiomyocytes with silencing of Sestrin 1.In the cardiac fibroblasts, knockdown of Sestrin 1 resulted in enhanced cellular proliferation and elevated collagen synthesis, suggesting Sestrin 1 could play important roles in the cardiac hypertrophy and fibrosis.Therefore, in the present study, with Sestrin 1 knockout mice, recombinated adenovirus and siRNA, we aim to further explore the effects of Sestrin 1 on cardiac hypertrophy and fibrosis and underlying mechanisms in vivo and in vitro, in order to elucidate whether Sestrin 1 regulates ventricular remodeling by its antioxidation. Consequently, the present study could provide proofs for the treatment of ventricular remodeling.

心室重构包括心肌肥厚与心肌纤维化，是导致心力衰竭的主要因素，氧化应激为引起心室重构的重要机制。我们的前期研究发现抑制氧化应激可明显降低心室重构。Sestrin 1是有力的抗氧化因子，可减轻细胞的氧化应激损伤。目前尚无Sestrin 1与心室重构关系的研究。预实验发现，腺病毒转染过表达Sestrin 1可明显抑制心肌细胞肥厚，而基因沉默Sestrin 1则显著促进肥厚反应；在心肌成纤维细胞中，沉默Sestrin 1使细胞增殖与胶原合成明显增加，提示Sestrin 1可能在心肌肥厚和纤维化中起重要作用。为深入研究Sestrin 1对心室重构的调控作用，本研究利用Sestrin 1基因敲除小鼠、腺病毒转染和基因沉默技术，从动物和细胞两方面探讨Sestrin 1对心肌肥厚和纤维化的调控效应和机制，旨在阐明Sestrin 1是否通过其抗氧化作用而改善心室重构，为心室重构的临床治疗提供理论依据。

心室重构包括心肌肥厚与心肌纤维化，是导致心力衰竭的主要因素，氧化应激的激活及自噬功能障碍为引起心室重构的重要机制。Sestrin 1为一新型抗氧化蛋白，其具有抑制氧化应激、促进自噬的生物学功能，目前Sesrein 1对心室重构的调控作用尚不明确。我们的研究在体外通过腺病毒转染过表达Sestrin 1以及小干扰RNA转染沉默内源性Sestrin 1表达，证明了其对苯肾上腺素（Phenylephrine, PE）诱导的心肌细胞肥厚具有抑制作用。通过对自噬过程的检测，我们发现Sestrin 1可促进PE诱导心肌细胞肥厚过程中自噬的激活。使用小干扰RNA沉默自噬相关基因ATG7阻断自噬则减弱了Sestrin 1过表达对心肌细胞肥厚的抑制作用，提示Sestrin 1通过促进自噬而抑制心肌细胞肥厚。进一步研究发现，Sestrin 1可激活AMPK，并且与AMPK存在蛋白之间相互作用，说明AMPK可能为其促进自噬而抑制心肌肥厚的靶蛋白。同时，我们发现Sestrin 1可抑制PE诱导的心肌肥厚过程中活性氧水平并上调抗氧化蛋白的表达水平，提示抗氧化应激亦可能是其调控心肌肥厚的具体机制之一。在体内实验方面，我们成功构建了心脏条件性Sestrin 1转基因小鼠，在主动脉缩窄术后4周，该小鼠心脏重量及室壁厚度明显小于对照组小鼠，且心功能及肺水肿得到明显改善，心肌肥厚与纤维化标志物表达显著下降，说明心脏条件性过表达Sestrin 1蛋白可以有效抑制压力过负荷诱导的心室重构。并且，心脏条件性过表达Sestrin 1可促进抗氧化基因的表达，提示抑制氧化应激是其调控心室重构的关键机制。因此，本研究明确了Sestrin 1对心室重构的调控作用及其深入机制，为心室重构的治疗提供了新的理论依据。