FoxO1巯基硫化修饰在硫化氢抗糖尿病心肌病中的作用及机制研究

基本信息
批准号:81700251
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:顾月
学科分类:
依托单位:南京医科大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李明慧,左广锋,孔祥权,叶鹏,罗杰
关键词:
硫化氢FoxO1糖尿病心肌病巯基硫化修饰
结项摘要

Diabetic cardiomyopathy is a common conplication in patients with diabetes mellitus, which can result in cardiac failure and subsequent death. H2S regulates protein post-translational modification termed as S-sulfhydration to exert important effects in various diseases. Yet whether protein S-sulfhydration by H2S mediates diabetic cardiomyopathy remains elusive. FoxO1 is a pleiotropic transcription factor that plays a pivotal role in a variety of physiological processes such as metabolism, oxidative stress and inflammation. Cardiomyocyte-specific deletion of FoxO1 ameliorates DCM in mice, which suggests that FoxO1 is an important mediator of DCM. Our preliminary studies showed that H2S treatment could compensate for the diabetes-induced disturbances on cardiac structure and function. In vitro, H2S decreased ROS levels, inhibited FoxO1 nuclear translocation and augmented FoxO1 S-sulfhydration in hyperglycemia-induced cardiomyocytes. Our project in vivo and in vitro is to validate that H2S may influence FoxO1 nuclear translocation and activity via S-sulfhydration of FoxO1, then modulate oxidative stress and inflammation response in DCM. This may provide a novel target for preventing DCM.

糖尿病心肌病(DCM)是导致糖尿病患者心衰甚至死亡的常见并发症,严重威胁人类健康。硫化氢(H2S)可通过调节蛋白质巯基硫化修饰在多种疾病中发挥作用,但在DCM中的作用及机制尚不明确。FoxO1是调节代谢、炎症、应激等过程的重要转录因子,心肌条件性敲除FoxO1可明显改善DCM,提示FoxO1是DCM的重要分子靶点。我们预实验发现,H2S明显减轻DCM小鼠心肌重构、改善心功能;抑制高糖诱导的心肌细胞活性氧的增加以及FoxO1核转位;增加心肌细胞FoxO1巯基硫化修饰水平。在预实验基础上,本项目拟从离体细胞及整体动物水平验证科学假说,H2S通过上调FoxO1巯基硫化修饰水平,抑制其核转位及活性,影响下游靶基因转录,进而调控氧化应激、炎症相关通路,延缓或逆转糖尿病心肌重构,为阐明DCM机制及寻找防治靶点提供重要依据。

项目摘要

糖尿病早期即可出现心肌结构及功能的异常,随着病情进展,出现心肌肥大、坏死及纤维化,并最终发生心力衰竭。明确糖尿病心肌病的发生机制,寻找早期有效的防控靶点,具有非常重要的意义。硫化氢(H2S)是一种气体信号分子,参与调节炎症介质、对抗氧化应激损伤等病理生理学过程。既往研究显示H2S可通过调控蛋白质翻译后修饰即蛋白质巯基硫化修饰调节蛋白活性、结构及定位。然而,在糖尿病心肌病中,H2S 对蛋白质的巯基硫化修饰是否也发挥关键作用,尚不清楚。通过本研究,我们在离体细胞及整体动物实验上证实了H2S对糖尿病小鼠心脏的保护作用,且发现H2S可显著上调叉头转录因子O1(FoxO1)的巯基硫化修饰水平,并明确H2S通过对FoxO1 半胱氨酸457位点进行修饰,影响高糖刺激下心肌细胞中FoxO1的核转位,进一步抑制FoxO1 下游靶蛋白TXNIP的表达及其与NLRP3的结合,通过调节TXNIP/NLRP3信号通路,抑制 NLRP3炎性复合体形成,从而改善高糖诱发的心肌损伤。本项目揭示了H2S对抗糖尿病心肌病的新机制,为临床干预、治疗糖尿病心肌病提供新的靶点。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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