参附益心颗粒通过PGC-1α信号通路改善慢性心衰心肌线粒体能量代谢的机制研究

Myocardial energy metabolic disorders contribute to heart failure. Mitochondria are the most important places of energy metabolism in the cell. PGC-1αsignaling pathway(PGC-1α、NRF、Tfam、ERRα、PPARα) plays a vital role in the mitochondrial biogenesis. Shefu Yixin granule is developed by our experience of famous TCM doctor in the treatment of chronic heart failure, and has benefits in Wenyang Yiqi and Huoxue lishui. Early our studies have shown that treatment with Shefu Yixin granule improves mitochondria morphology and restores myocardial energy metabolism. However, the mechanisms underlying Shenfu Yixin granule-mediated myocardial protection are still unclear. We hypothesize that Shenfu Yixin granule may improve mitochondrial energy metabolism via PGC-1α signaling pathway. We will determine the effects of Shenfu Yixin granule on myocardial mitochondrial energy metabolism in rats of chronic heart failure surrounding PGC-1α signaling pathway. Moreover, using an in vitro culture model of cardiomyocyte, we will clarify the mechanisms of Shenfu Yixin granule on hypoxia-induced cardiomyocyte mitochondrial energy metabolism by siRNA transfection technique, and provide theory and experimental basis for therapeutic approach to ameliorate heart failure.

心肌能量代谢紊乱是导致心力衰竭的重要分子生物学基础，线粒体是细胞内最重要的能量代谢场所，PGC-1α信号通路（PGC-1α、NRF、Tfam、ERRα、PPARα）在线粒体生物合成的过程中起着至关重要的作用。参附益心颗粒是根据我院名老中医治疗慢性心衰的经验开发，具有益气温阳，活血利水的功效。前期研究提示参附益心颗粒可改善线粒体形态、恢复心肌能量代谢，但该药的作用机制尚不清楚。我们认为参附益心颗粒有可能通过PGC-1α信号通路改善线粒体能量代谢。本课题围绕PGC-1α信号通路通过慢性心衰大鼠模型观察参附益心颗粒对心肌线粒体能量代谢相关指标的影响，并利用离体心肌细胞培养模型，运用siRNA 转染技术进一步探讨参附益心颗粒对缺氧所引起的心肌线粒体能量代谢的作用机制，从而为参附益心颗粒治疗慢性心力衰竭提供理论依据和实验基础。

心力衰竭是各种心脏病死亡的主要原因，心肌能量代谢紊乱是导致心力衰竭的重要分子生物学基础，线粒体是细胞内最重要的能量代谢场所，PGC-1α信号通路在线粒体生物合成的过程中起着至关重要的作用。本课题围绕PGC-1α信号通路通过慢性心衰大鼠模型观察参附益心方对心肌线粒体能量代谢相关指标的影响，并利用离体心肌细胞培养模型，运用siRNA 转染技术进一步探讨参附益心方对缺氧所引起的心肌线粒体能量代谢的作用机制，从而为参附益心方治疗慢性心力衰竭提供理论依据和实验基础。. 首先，通过整体动物实验，我们发现参附益心方可改善心梗后心衰大鼠心肌线粒体超微结构、功能和基因表达，增加高能磷酸盐含量和储存及转运相关蛋白的表达，提高脂肪酸和葡萄糖利用，激活PGC-1α信号通路，从而改善心衰大鼠心肌线粒体能量代谢和心功能。其次，通过缺氧诱导的原代心肌细胞模型，我们发现参附益心方可改善原代心肌细胞线粒体的超微结构、功能和基因表达，增加ATP含量和CK蛋白的表达，提高底物葡萄糖的利用，降低脂肪酸利用，激活PGC-1α信号通路，从而改善原代心肌细胞线粒体能量代谢和提高心肌细胞活性。再次，通过PGC-1α基因沉默后缺氧诱导的原代心肌细胞模型，我们发现参附益心方不能明显改善原代心肌细胞线粒体的超微结构和基因表达，不能明显增加ATP含量和CK蛋白的表达，对底物葡萄糖和脂肪酸的利用改善不明显。结合前两个实验，表明参附益心方是通过PGC-1α信号通路而起到改善心肌线粒体能量代谢的作用。. 总之，通过本研究得出以下结论：参附益心方通过激活PGC-1α信号通路，改善心肌线粒体超微结构、功能和基因表达，增加高能磷酸盐含量，平衡脂肪酸、葡萄糖代谢，从而改善线粒体能量代谢和治疗慢性心力衰竭。