NEK7介导NLRP3炎性小体激活在心肌缺血再灌注损伤中的作用及灯盏乙素的干预研究

The inflammatory response induced by the activation of NLRP3 inflammasome is an important mechanism of myocardial ischemia/ reperfusion injury (MIRI). The latest research found that kinase NEK7 was a key protein which mediated the NLRP3 activation. Scutellarin is widely used in clinic for ischemic cardiomyopathy, which has significantly curative effect. However, its mechanism has not been fully elucidated. Our previous studies have demonstrated that ischemia/ reperfusion could increase the protein expression of NEK7 in myocardium and scutellarin has regulatory effect on it, which suggested that it may be an important protein mediated injury of myocarditis. This project is based on myocardial ischemia/ reperfusion injury model in cellular and animal. Use inflammation and apoptosis as the breakthrough point. The aim is to explore the changes of NEK7, NLRP3 and apoptosis related proteins through chemical inhibitors and RNA interference technology. Reveal the role of NEK7/NLRP3 in MIRI and the mechanism of myocardial protection of Scutellarin. This study provides a new target and ideas for the research of anti-MIRI drugs, and provides theoretical basis for the improvement of the clinical value and the two development of scutellarin.

NLRP3炎性小体激活诱发的炎症反应是心肌缺血再灌注损伤(MIRI)重要机制，最新研究发现激酶NEK7是介导NLRP3炎性小体激活的关键蛋白。灯盏乙素临床应用广泛，对缺血性心肌病疗效显著，但其作用机制还未完全阐明。前期实验发现缺血再灌注可增加心肌NEK7的表达，并且灯盏乙素对其具有调控作用，提示其可能是介导心肌炎性损伤的重要蛋白。本项目拟在此基础上，采用细胞和动物水平制备心肌缺血再灌注损伤模型，以炎症反应及细胞凋亡为切入点，通过化学抑制剂及RNA干扰技术探索NEK7、NLRP3以及细胞凋亡中相关蛋白的变化，揭示NEK7/NLRP3在MIRI中的作用及灯盏乙素心肌保护机制。本研究为探寻抗MIRI药物提供了新的靶点与思路，并对提高灯盏乙素的临床价值及其二次开发提供理论基础。

研究背景： NLRP3炎症小体及其下游炎性信号分子的激活是诱发心肌缺血后炎症反应的重要途径。灯盏乙素（Scutellarin）是灯盏细辛的主要活性成分，对心肌缺血再灌注损伤（MIRI）具有较好保护作用，但具体的作用机制不清晰。本研究基于靶向调控NLRP3来阐述灯盏乙素心肌保护作用的确切机制与靶点。并对其糖尿病心肌病保护作用进行首次研究。 .研究内容：1、在细胞、离体、整体水平上研究灯盏乙素对心肌缺血再灌注损伤的保护作用，从体内和体外水平全面评价了灯盏乙素对 MIRI 的保护作用。2、采用高脂饲料喂养，并一次性腹腔注射50mg∙kg-1 STZ制备小鼠2型糖尿病模型，观察灯盏乙素对糖尿病心肌病保护作用。.主要研究结果：1、大鼠离体心脏缺血再灌注模型，与空白组相比，模型组大鼠离体心脏收缩功能明显降低，心肌组织心肌酶活性明显升高，炎性因子的含量明显升高，IL-1β、NLRP3蛋白表达水平及NF-кB核转位明显升高，灯盏乙素能明显改善上述病理改变。大鼠左前降至缺血30min再灌注24h建立心肌损伤模型，与空白组相比，模型组大鼠心肌收缩功能降低，心肌梗死面积及病理损伤明显，血清心肌酶水平显著增加；H9c2缺氧复氧模型，与正常组相比，模型组细胞活力降低，凋亡显著发生，LDH水平增加，灯盏乙素可以显著改善上述病理改变。蛋白表达水平分析显示，与模型组相比，灯盏乙素可以抑制NLRP3及mTORC1活力，增加AKT磷酸化水平。2、灯盏乙素显著降低糖尿病小鼠心体比，提高心肌收缩功能，明显降低心肌纤维化水平，有效降低糖尿病小鼠血清中心肌酶水平，升高血清中抗氧化酶水平，抑制炎性因子的释放。进一步研究发现，灯盏乙素显著升高Nrf2核转位，抑制NFκB核转位，提高AKT磷酸化水平，对小鼠糖尿病心肌病具有显著改善作用。.科学意义：本研究首次发现灯盏乙素基于调控AKT/mTORC1/NLRP3信号通路保护MIRI，并首次发现灯盏乙素对糖尿病心肌病具有保护作用，对灯盏细辛二次开发、临床上精准用药具有指导作用。