线粒体解偶联干预和内质网对话对心肌重构进程的影响及调控机制

Oxidative stress plays an important role in the incidence of heart failure.Our previous national natural fund and related work suggest that the mitochondrial uncoupling protein 2 (UCP2) regulate myocardial cells mitochondrial function, ROS generation and energy metabolism induced by oxidative stress injury，and UCP2 expression increase may be as important adaptive change in heart failure induced by isoproterenol(ISO).So, how up-regulation of UCP2 affect the cardiac remodeling development? Using long-term up-regulation of myocardium UCP2 rats mediated by intracoronary infusion adeno-associated virus-9（AAV9）heart failure models set by subcutaneous injection of ISO, the object of this study is first time to investigate the intervention role of UCP2 in the development of cardiac remodeling and heart failure and then probe the mitochondrial-endoplasmic reticulum(ER) crosstalk mechanisms in energy metabolism and relative regulation gene, mitochondrial dynamics (e.g. biological formation,balance between fusion and split, Ca2+ load,etc.), Ca2+ steady state between mitochondrial and ER and several important ER stress signaling pathway (BJP/Grp78,Grp94 and PDI; CHOP; signaling pathway mediated by IRE-1,PERK, ATF-6; expression of GADD153 or ASK1/JNK).Expecting to put forward new ideas of preventing and delaying the heart failure with a new strategy by intervening mitochondria for cardiomyocytes protection.

氧化应激在心衰发病中起重要作用。申请者前一国家基金及相关工作表明线粒体解偶联蛋白2（UCP2）能调节氧化应激损伤下的心肌细胞线粒体功能、ROS生成及能量代谢；在异丙肾上腺素诱导的心衰中，UCP2表达增加可能作为重要的适应改变。那么，上调UCP2如何影响心脏重构发展的过程？线粒体外膜和内质网膜是结构上紧密接触的细胞器，对线粒体的解偶联干预，是如何与内质网信号对话发挥更多调控作用？本课题拟采用腺相关病毒（AAV-9）载体冠脉内灌注心肌稳定过表达UCP-2基因大鼠，通过心衰模型，首次探讨上调UCP2对线粒体和内质网对话机制中能量代谢及其调节基因、线粒体动力学(生物学形成、分裂及融合之间的平衡等）、内质网-线粒体Ca2+稳态以及内质网应激几条重要信号途径及其交汇在心脏重构及心衰发展中的作用。将线粒体干预作为心肌细胞保护的新策略，揭示内质网参与机制，为延缓心衰进程的转化医学找到新思路。

氧化应激在心衰发病中起重要作用。申请者前一国家基金及相关工作表明线粒体解偶联蛋白 2（UCP2）能调节氧化应激损伤下的心肌细胞线粒体功能、ROS 生成及能量代谢；在异丙肾上腺素诱导的心衰中，UCP2表达增加可能作为重要的适应改变。那么，上调 UCP2 如何影响心脏重构发展的过程？本课题拟采用不同水平 UCP2 转基因大鼠，通过心衰模型，首次探讨适度的 UCP2 干预对能量代谢及其调节基因（H-FABP)、线粒体动力学（线粒体生物形成及调节、融合-分裂动态平衡、Ca2+负荷等）以及内质网应激几条重要信号途径及其交汇（BIP/Grp78, Grp94 和 PDI；CHOP；IRE-1、PERK、ATF-6 介导的信号通路及 GADD153、ASK1/JNK 等表达）在心脏重构及心衰发展中的作用。本研究主要研究发现如下：（1）异丙肾上腺素刺激SD大鼠及类心肌细胞H9C2能引起心肌肥大，其中伴随着UCP2表达水平的增高 （2）过表达UCP2预处理能减轻异丙肾上腺素诱导的心肌肥厚及心肌纤维化 （3）过表达UCP2预处理能减轻异丙肾上腺素诱导的氧化应激及内质网应激水平，PI3/Akt/Gsk-3β信号通路可能参与了这一过程。本研究将线粒体干预作为心肌细胞保护的新策略，为延缓心衰进程的转化医学找到新的切入点。