金属硫蛋白预防糖尿病性心肌病的新机制

糖代谢异常诱发氧化应激损害心肌，导致糖尿病性心肌病。金属硫蛋白（MT）和/或其结合物锌（Zn）作为非特异性抗氧化剂，能有效地防治糖尿病引起的心肌氧化损伤和细胞死亡，从而保持心脏正常结构和功能。但MT和/或Zn预防糖尿病性心肌病的机制仍不清楚。我们已发现心脏MT特异性高表达（MT-TG）糖尿病小鼠心肌Akt磷酸化显著上调，Zn亦可上调培养的心肌细胞Akt磷酸化。据此我们推测MT和/或Zn可能通过上调Akt途径敏化胰岛素信号传导，抑制糖代谢异常诱导的氧化应激，从而保护心肌免受损伤。本课题拟用四种转基因小鼠通过链脲菌素（STZ）诱导糖尿病模型，探讨心肌Akt上调表达与MT和/或Zn抗氧化效应之间的关系，阐明Akt对糖尿病状态下胰岛素的调节作用及其与糖代谢的关系。此研究将证明MT通过保护和敏化胰岛素信号通路发挥保护效应这一新的作用机制，为明确MT和/或Zn在预防糖尿病性心肌病中的作用提供实验依据。

糖代谢异常诱发氧化应激损害心肌，导致糖尿病性心肌病，是致死率、致残率均较高的糖尿病并发症。金属硫蛋白（MT）和/或其结合物锌（Zn）作为非特异性抗氧化剂，可抑制糖代谢异常诱导的氧化应激，防治糖尿病所致心肌氧化损伤和细胞死亡，从而保持心脏正常的结构和功能。但MT和/或Zn预防糖尿病性心肌病的机制仍不清楚。因此，本研究利用糖尿病动物模型，探讨心肌Akt上调表达与MT及其Zn的抗氧化效应之间关系，阐明Akt信号通路对糖尿病状态下胰岛素的调节作用及与糖代谢的关系，为明确MT和/或Zn在预防糖尿病性心肌病中的作用提供依据。.研究发现，MT可以通过上调Akt信号分子，进而调控Akt2下游的负向调节分子，拮抗Akt通路中糖代谢异常，发挥对糖尿病心肌的保护作用。而Zn作为MT的诱导剂，其抗氧化作用是否与MT和Akt2密切相关？研究采用了MT转基因鼠和Akt2基因敲除鼠(Akt2-KO）共繁殖，产生机体缺少Akt2基因，心脏特异高表达MT的MT转基因-Akt2敲除鼠（MT-Akt2-KO），结果发现Zn可通过提高MT浓度，而不依赖于Akt2存在，通过调控Akt1和Akt3磷酸化水平刺激糖代谢通路抑制Akt的负向调节分子发挥对糖尿病心肌的保护作用。.肾脏也是糖尿病血管并发症重要的靶器官，是引发终末期肾病最常见原因。因此，探寻防治糖尿病性心肌病的同时，研究发现补Zn以MT依赖，而非Akt2依赖方式，通过抑制Akt的负向调节分子保护糖代谢相关信号通路发挥对糖尿病肾病的保护作用。补Zn对糖尿病大血管病变的保护作用不仅上调了MT的浓度，还上调了核因子相关因子2（Nrf2）及下游因子的表达，这提示Nrf2可能通过调控多种抗氧化基因的表达抵抗氧化应激。为证实我们的研究，应用蛋白酶体抑制剂--MG132上调Nrf2依赖的抗氧化应激途径，并通过下调NF-қB而减轻心肌炎症反应。而应用天然的抗氧化物质-莱菔硫烷（SFN）也证实上调Nrf2及下游多种抗氧化因子可抑制糖尿病动物主动脉的氧化应激发挥保护作用，白藜芦醇可以通过调控Akt及NF-қB发挥糖尿病肾病的保护作用。.综上所述，我们顺利完成了本项目预期的研究计划，达到了项目的预期目标。同时在探讨MT和Z同时，发现了Nrf2及下游的多种抗氧化因子的作用，并发现天然的抗氧化物质，如莱菔硫烷、白藜芦醇等，强大的抗氧化作用，为进一步深入研究提供理论依据