Sirt1调控自噬和内质网应激间的应答在急性心肌缺血再灌注损伤保护中作用机制

Remote ischemic conditioning (RIC) exhibits dose-dependent effects against ischemia-reperfusion (I/R) injury, which could be used to treat against I/R injury in the setting of diabetes. We have showed that endoplasmic reticulum stress (ERS) is involved in and contributes to I/R injury, and our preliminary data showed that Sirt1 deletion can lead to worsened ERS and hence significant increases in I/R injury. In the present research proposal, using both conditionally inducible cardiac specific Sirt1 knock-out and overexpression mice models, we aim to: 1) test whether the decrease in Sirt1 activity contributes to the loss of protective effects of RIC, which can also be observed in diabetic animals and recovered by overexpression of Sirt1; 2) validate whether Sirt1 regulates ERS via modulating the activity of autophagy, resulting in the reduced I/R injury; 3)further explore how PI3K/Akt and JAK2/STAT3 signaling pathways were differentially involved in regulating the expression of beclin by Sirt1 to maintain an appropriate level of autophagy and 4) finally test whether a new therapeutic window exists for delivering the RIC to enhance its protection against I/R injury in the setting of diabetes.

我们既往研究表明：远端肢体缺血处理（RIC）呈剂量依赖性保护心肌缺血再灌注(I/R)损伤，这可能可替代既往被认为在糖尿病I/R损伤时无效的治疗手段。我们研究也显示：内质网应激（ERS）参与并导致I/R损伤。而新近研究表明自噬可缓解ERS而减少I/R损伤。我们前期工作发现Sirt1可调控ERS而改善I/R损伤。本课题将利用我们已建立可条件性诱导心肌特异性Sirt1敲除和过表达的小鼠模型，旨在探讨：1）明确Sirt1活性下调可导致缺血处理保护I/R损伤无效，而上调Sirt1可改善反复RIC治疗包护糖尿病I/R损伤的疗效；2）阐明Sirt1调控自噬缓解ERS是RIC保护缺血心肌的重要机制，并进一步探索PI3K/Akt和JAK2/STAT3信号通路在Sirt1调节Beclin活性以维持适度自噬活性中的作用机制；3）探索RIC新的治疗时间窗及其在改善糖尿病I/R损伤中的机制和价值。

缺血再灌注损伤是临床急性心肌梗死冠脉重建术后的一个困扰。本课组一直从事探索研究心肌缺血再灌注损伤保护崭新机制，近来关注线粒体、内质网应激及自噬相关蛋白以及信号通路在在糖尿病心肌缺血再灌注损伤病理生理过程中的分子机制。我们既往研究结果发现远端肢体反复短暂缺血可以保护缺血心肌，然而并没有在糖尿病病变进程中发挥保护作用。本课题利用STZ诱导I型糖尿病小鼠模型探索研究内质网应激以及自噬在I/R损伤中的机制，结果显示：1）内质网应激呈时间依赖性活化，在早期（STZ处理2周后）和以后病变进一步发展过程中（STZ处理8周后）有着特征性的表达改变；2）与内质网激活相关，自噬蛋白LC3-II表达水平发生相应改变，主要为未缺血期以及I/R再灌注损伤时相增高幅度的改变。这与病变进展破坏自噬流有关；3）内质网应激以及自噬流的改变导致早期心肌细胞自发出现缺血心肌保护机制，以及晚期强化远端肢体反复短暂缺血适应治疗无效；4）我们观察到与I/R损伤保护机制丢失一致线粒体复合体I辅助结构蛋白NDUFA13以及Sirt1表达也在STZ处理后8周明显下调；4）与既往研究相符合，单独Sirt1敲除导致自噬流受损，并造成缺血心肌保护机制缺失和无效；5）我们进一步研究NDUFA13生物学功能发现，适度下调其表达可出现适度的H2O2，以充当第二信使诱导STAT3二聚体形成，激活抗凋亡信号通路。并减少I/R再灌注损伤。这样我们揭示了一崭新的缺血心肌保护机制。我们在国科金的支持下探索研究了TNFR2/STAT3-NFkB信号通路调控OPA1保护缺血心肌心衰重构的机制，以及miR-211/STAT5A介导的间充质干细胞治疗缺血心肌的机制和价值。