生长因子NRG-1通路在心肌缺血/再灌注损伤内质网应激中的作用和分子机制

Cardiac endoplasmic reticulum stress (ERS) contributes to myocardial ischemia/reperfusion injury (IRI). Neuregulin-1 (NRG-1), the ligand of the myocardial ErbB receptor, is a protein mediator with regulatory actions on the heart. Our previous study demonstrates NRG-1 protects hearts against myocardial IRI including reducing cardiac cell apoptosis and limiting the size of myocardial infarction. However, the mechanism of this protection is still unclear. This study is to prove the activation of NRG-1/ErbB protects the myocytes against IRI by attenuating ERS and decreasing cell apoptosis associated with ERS, by enhancing the processing capacity of calcium of endoplasmic reticulum in vivo and in vitro by using techniques of molecular biology and laser copolymerization. And inhibiting NRG-1/ErbB will have the opposite action. We will further detect that the protection of NRG-1 against myocardial IRI is through a mechanism depended on ERS associated cell apoptosis and intracellular calcium homeostasis. This project will clarify molecular mechanism in a new view and will find a new target point for the prevention and treatment of acute myocardial infarction.

内质网应激（ERS）是影响心肌缺血再灌注损伤（IRI）的重要因素。生长因子NRG-1（Neuregulin-1，NRG-1)与心肌细胞膜上的配体ErbB结合，在心肌细胞应激事件中起重要的保护作用。前期研究中，我们发现NRG-1能减轻在体大鼠缺血再灌注心肌细胞的凋亡、缩小心梗面积，其具体下游机制尚不明确。本实验应用分子生物学、激光共聚焦等技术，从整体和细胞两个层次，证实上调NRG-1/ ErbB通路抑制心肌IRI，抑制ERS和ERS相关凋亡，改善内质网钙处理能力；而抑制NRG-1/ErbB通路则起相反的作用。在细胞层次上，进一步探讨NRG-1抗心肌细胞IRI的保护作用依赖于ERS途径及内质网相关的钙稳态。证明NRG-1/ErbB通路是内源性抗心肌IRI的保护通路，其机制涉及内质网应激介导的细胞凋亡和细胞内钙稳态。本课题将从新的视角阐明心肌IRI的分子机制，并为急性心肌梗死的防治提供新靶点。

背景：Neuregulin(NRG-1)是一种自分泌/旁分泌的多功能蛋白，是心肌细胞ErbB受体的配体，具有心血管保护作用。我们以前的研究和其他实验室的研究，揭示了NRG-1保护心脏抗缺血再灌注(ischemia/reperfusion, I/R)损伤。NRG-1还能抑制阿霉素、过氧化氢、I/R等诱导的心肌损伤，改善心功能和心力衰竭的预后。但是，其潜在机制尚不明确。内质网应激（endoplasmic reticulum stress, ERS）由内质网腔内错误折叠蛋白积聚引起的ER稳态丧失激发。适度的ERS能增加ER处理应激的能力。但是，持续且剧烈的ERS通过上调增强子结合同源蛋白(CHOP)、caspase-12和JNK触发了细胞凋亡。越来越多的证据表明ERS参与了心肌缺血再灌注(ischemia/reperfusion, I/R)损伤、动脉粥样硬化、缺血性心脏病、心肌病和心力衰竭，引起了细胞损伤和凋亡。而减轻ERS可能是这些疾病有前途的治疗措施。NRG-1可能通过削弱心脏ERS来治疗心血管疾病。.主要研究内容：本研究中，我们检测了NRG-1是否通过抑制ERS起抗心脏I/R损伤的保护作用。我们在离体心肌细胞和大鼠心肌I/R中，研究了NRG-1对于心脏ERS的作用，及其潜在下游机制。.重要结果和关键数据：NRG-1抑制心肌I/R损伤，抑制I/R诱导的心肌ERS (P<0.05)。NRG-1减弱H/R引起的心肌细胞凋亡(P均<0.05)。NRG-1削弱了H/R诱导的ERS标志物水平的升高(P<0.05)。NRG-1直接抑制离体心肌细胞中Tm和DTT诱导的ERS (P<0.05)。PI3K/Akt信号通路参与了NRG-1对于ERS的抑制作用(P<0.05)。.科学意义：NRG-1能通过抑制心肌ERS保护心脏抗心肌I/R损伤，其可能通过激活PI3K/Akt信号通路起作用。NRG-1能通过削弱ERS来保护心肌。我们的研究进一步揭示了心肌I/R损伤的发生机制，为其有效防治提供新理论和药物新靶点。对临床指导急性心肌梗死I/R损伤的防治具有重要及迫切的现实意义。这些结果丰富了心脏自分泌/旁分泌生物学活性因子对于ERS作用的知识。NRG-1/ErbB信号通路是抑制ERS、削弱心肌损伤的新靶点。