硫酸锌通过抑制GSK-3β活性恢复糖尿病心肌缺血后适应的保护作用

Patients with acute myocardial infarction is prone to reperfusion injury during revasularization therapy.In our previous study, we used isolated ischemia-perfusion heart model and found that ischemia postconditioning had protective effects against ischemia reperfusion injury but this kind of protective effects disappeared in diabetes mice. Our further study revealed that the inhibition of Akt-GSK-3β signaling pathway in diabetes could be the possible explanation. While the classic clinical drug zinc sulfate could restore these effects in our study,the possible mechanism might be that zinc sulfate could inhibit the Akt-GSK-3βsingaling pathway.We will perform ischemia postconditioning on the Akt2 knockout mice,using zinc sulfate as the intervention, to investigate whether zinc inhibits the GSK-3β signaling paththway directly or through upregulating Akt2 with siRNA interference technology. The results could improve the therapy for the acute myocaridal infarction patients with diabetes.

急性心肌梗死患者进行再灌注治疗时易出现再灌注损伤，我们应用离体心脏缺血再灌注模型研究发现，缺血后适应对再灌注损伤有保护作用，而糖尿病合并急性心肌梗死时缺血后适应保护作用缺失。我们进一步研究发现Akt-GSK-3β信号转导通路受到抑制可能是糖尿病患者缺血后适应保护作用缺失的原因。我们应用临床经典药物硫酸锌处理糖尿病鼠可恢复缺血后适应的保护作用，其机理可能是硫酸锌对Akt-GSK-3β信号转导通路具有抑制作用。本研究拟选用Akt2基因敲除鼠进行缺血后适应处理，并应用硫酸锌进行干预，应用siRNA干扰技术探讨硫酸锌是否通过直接抑制GSK-3β活性或通过上调Akt2而间接抑制其活性从而恢复糖尿病缺血后适应的保护作用。这将有益于对糖尿病合并急性心肌梗死患者的临床治疗。

心肌缺血后适应(myocardial ischemic postconditioning, MIPO)是在再灌注开始立刻给予短暂、多次、重复的心肌缺血与再灌注，然后再完全开放病变冠状动脉，能提高心肌对较长时间缺血的耐受性，减轻再灌注损伤以保护心肌。本研究将观察缺血后适应在正常大鼠及糖尿病大鼠中发挥预防心肌缺血再灌注损伤作用的异同，明确缺血后适应保护的作用机制，并探讨在病理状态下如何通过药物干预恢复或唤醒被弱化或消失的缺血后适应保护作用。研究结果表明：缺血后适应对于正常大鼠心肌再灌注损伤有保护作用，表现为心肌梗死面积减小及心肌酶释放减少、心脏血流动力学指标明显改善。PI3K-Akt信号通路在保护作用机制中起重要作用，免疫组化和western印迹分析显示缺血后适应的磷酸化Akt和GSK-3β表达增强。缺血后适应对于糖尿病大鼠离体心脏无保护作用，其磷酸化Akt、GSK-3表达减弱。糖尿病大鼠补充外源性锌（Zinc）后，缺血后适应预防再灌注损伤的作用得以恢复或唤醒，血流动力学指标改善和Akt、GSK-3β磷酸化水平增强。表明锌（Zinc）作为一种GSK-3β的直接或间接的抑制剂，可通过增强Akt磷酸化水平或直接抑制GSK-3β活性，使再灌注损伤救援激酶信号通路级联反应中下游物质GSK-3β磷酸化水平增高而失活，进而抑制心肌细胞线粒体通透性转换孔（mPTP）过度开放，保护缺血心肌免于再灌注损伤。