CKIP-1调节心肌缺血再灌注损伤诱导的程序性坏死的新机制研究

The most effective treatment for acute myocardial infarction (AMI) is reperfusion therapy, however, which may induce secondary damage to the ischemic myocardium. Cell death due to necrosis, apoptosis are responsible for the cardiomyocytes loss in myocardial infarction. Recently, data suggest that part of necrosis is also regulated in some instances called “necroptosis”, which dependant on the complex of RIP1 interact with RIP3. Necrotic cell death can also be driven by some key molecular pathways in a regulated manner. Reperfusion therapy targeting apoptosis and necrosis could effectively reduce reperfusion injury. CKIP-1 is abundantly expressed in myocardium, previous study showed that CKIP-1–knockout mice displayed spontaneous heart hypertrophy with aging and high sensitivity to pressure overload-induced cardiac hypertrophy, which indicated CKIP-1 is probably a protective factor in the adult heart. The role of CKIP-1 in myocardial I/R inury is still not known. This study established I/R model with CKIP-1 knockout (KO) mice and CKIP-1 transgene (TG) mice to test whether CKIP-1 is involved in the pathogenesis of mouse myocardial I/R injury and investigated the mechanisms.

急性心肌梗死后快速恢复血供会加重缺血损伤称再灌注损伤，此时细胞死亡主要包括坏死和凋亡，目前研究提示坏死亦受程序性调控称为程序性坏死，特点是形成以RIP1和RIP3为核心的坏死小体。CKIP-1与TRAF家族存在相互作用，而TRAF2为RIP1的E3连接酶。CKIP-1在心脏高表达，CKIP-1敲除小鼠发生自发性心肌肥大，表明CKIP-1参与调控心脏的生理功能。但CKIP-1与心肌再灌注损伤的关系还很不清楚。我们前期研究结果显示CKIP-1可能调控细胞坏死参与调节再灌注损伤，本工作拟利用CKIP-1基因敲除小鼠及CKIP-1心脏特异性转基因小鼠构建缺血/再灌注损伤模型展开研究，并进一步利用CKIP-1过表达原代心肌细胞及L929细胞稳定株，探索CKIP-1调控细胞程序性坏死的分子机制。研究结果将为认识再灌注损伤过程的细胞程序性坏死调控机制及阐明CKIP-1与心血管疾病的关系提供新的科学依据。

酪蛋白激酶2相互作用蛋白1（Casein kinase 2-interacting protein-1，CKIP-1）调控细胞的增殖、分化及凋亡等，在心脏高水平表达，有研究表明CKIP-1参与调控心脏的生理功能，可能为心血管系统保护因子。但CKIP-1与心肌再灌注损伤的关系还很不清楚。.本工作利用CKIP-1基因敲除（Knockout, KO）小鼠及CKIP-1心脏特异性转基因（Transgene, TG）小鼠展开系列研究，首先构建缺血/再灌注损伤模型，在活体水平的研究提示CKIP-1可能通过调控细胞坏死参与调节再灌注损伤，并利用体外培养的CKIP-1过表达原代心肌细胞，进一步研究了CKIP-1调控再灌注损伤的分子机制。主要方法与结论如下：.（1）为探索CKIP-1是否参与调节心肌缺血/再灌注损伤，本工作首先利用CKIP-1敲基因小鼠及同窝对照的野生型（Wild type, WT）小鼠建立急性缺血/再灌注模型。结果显示，相比于WT组小鼠，KO组小鼠心梗面积显著增加，心肌损伤标志物血清cTnT水平显著升高。二两组之间细胞凋亡率无统计学差异，提示CKIP-1可能影响心肌细胞的坏死而不是凋亡。我们研究了I/R一个月后WT及CKIP-1 KO小鼠的心功能，结果显示相比于WT小鼠，KO小鼠心肌梗死边缘区纤维化加重，心脏超声结果显示左心室射血分数及短轴缩短率均下降，左室收缩末期及舒张末内径增加。 .（2）我们利用心脏特异性CKIP-1 TG小鼠重复上述实验，结果显示CKIP-1过表达可减轻I/R处理后心肌梗死面积，降低血清cTnT水平，并且I/R处理后CKIP-1 TG组小鼠和WT组心肌细胞凋亡率无统计学差异。I/R处理一个月后，相比WT小鼠，CKIP-1 TG小鼠心肌梗死区纤维化明显减轻，心脏超声结果显示左心射血分数及短轴缩短率明显升高，左室收缩末期及舒张末内径减低。.（3）根据以上结果我们推测CKIP-1可调节心肌细胞坏死。在体外研究中，我们利用TNFα+z-VAD诱导原代心肌细胞程序性坏死，发现CKIP-1过表达可减轻心肌细胞程序性坏死，减轻炎症反应。