Apelin/APJ受体通过改善线粒体脂肪酸代谢解救布比卡因心脏毒性的机制研究

Long-acting amide local anesthetics, particularly bupivacaine, are widely applied in anesthesia. Due to their significant cardiac toxicity, local anesthetics can lead to severe circulatory collapse and cardiac arrest if absorbed into bloodstream in larger amount. And traditional resuscitation does not work effectively in this situation. Our previous studies showed that Apelin/APJ can reverse bupivacaine-induced cardiac toxicity effectively. Secreted by adipocytes, Apelin plays an important role in fatty acid metabolism. However, whether fatty aicd metabolism is associated with Apelin's resuscitation has not been studied nor reported. This study will investigate the mechanism of Apelin/APJ resuscitation of bupivacaine-induced cardiac toxicity by Western Blot analysis, RT-PCR, immunofluorescence ,etc. The goal of this study is to illustrate whether Apelin/APJ improves mitochondrial fatty acid metabolism via modulating PI3K/Akt and AMPK pathways to reverse the progression of bupivacaine-induced cardiac toxicity,and provide experimental evidence and further more new direction for the treatment of local anesthetic-induced cardiac toxicity.

以布比卡因为代表的长效酰胺类局麻药在麻醉领域应用广泛，但心脏毒性突出，一旦入血量偏大，可造成严重循环衰竭，甚至心脏停搏，常规复苏非常困难。我们在前期研究中首次发现， Apelin/APJ受体的激活对解救布比卡因所致的心脏骤停有着良好的效果。Apelin作为一个脂肪因子，对脂肪酸代谢起着重要的调节作用，但其在解救布比卡因心脏毒性中的作用与其代谢调节机制是否相关，国内外未见相关报道。本课题拟通过Western Blot、qPCR、免疫荧光等技术研究Apelin/APJ通路在布比卡因心脏毒性救治中发挥作用的具体代谢机制。通过本项目的研究，阐明Apelin/APJ是否通过调节AMPK和PI3K/Akt两条经典的代谢调节通路改善线粒体脂肪酸代谢，从而解救布比卡因的心脏毒性，为局麻药心脏毒性的救治提供实验依据和新思路。

局麻药布比卡因可引起心脏毒性，我们的前期研究证明应用Apelin可以增加大鼠布比卡因中毒模型的复苏成功率，但具体机制并未阐明。此项研究的重要结果：（1）Apelin 通过脂肪酸代谢通路解救布比卡因导致的大鼠心脏毒性。（2）Apelin可上调PI3K和AMPK通路，促进心脏脂肪酸的完全氧化，减少ROS的释放。（3）Apelin处理可减少布比卡因诱导的细胞死亡，减轻布比卡因诱导的线粒体形态改变，阻断了布比卡因诱导的线粒体膜电位去极化和线粒体DNA损伤的增加；（4）Apelin可阻断布比卡因诱导的ATP浓度降低和ADP/ATP比值升高。（5）AMPK通路被布比卡因激活，并被Apelin进一步激活，Apelin可减轻布比卡因对PI3K/AKT表达水平的抑制。经过AMPK抑制剂-复合物C预处理后，Apelin未能缓解布比卡因诱导的上述指标变化，而PI3K抑制剂预处理后，Apelin仍能缓解布比卡因诱导的上述指标变化。综上所述，Apelin能改善布比卡因诱导的线粒体形态和功能改变，AMPK通路参与了布比卡因对心肌细胞的细胞毒作用和Apelin的机制。本研究项目基本阐明了Apelin解救布比卡因心脏毒性的作用机制，其中脂肪酸代谢的相关通路机制为彻底解决局麻药中毒的心脏毒性提供了重要的研究方向，有利于进一步增加局麻药中毒的解救成功率，以及最终提高临床区域麻醉的安全性。