ACE2基因过表达对阿霉素心肌病大鼠心室重构的作用及机制研究

Doxorubicin (DOX) is an effective antitumor anthracycline antibiotic. However, Dox also induces cardiomyopathy that leads to congestive heart failure, thereby limiting its clinical use. Current methods of treatment are unsatisfactory. Although the precise mechanisms whereby Dox induces myocardial injury have not been fully documented, it is widely accepted that the cardiac toxicity of Dox is mediated by oxidative stress. Our preliminary studies demonstrate that ACE2 gene transfer suppresses AngII-induced increase in NAD(P)H oxidase subunit p22phox expression and lipid peroxidation in a human endothelial cell line. To determine whether ACE2 could modulate Dox-induced apoptosis and oxidative stress in cardiac tissue, this study was designed to examine the anti-oxidative stress of ACE2 on pathological and molecular biological abnormalities in rat cardiac, induced by Dox. The present investigation was also designed to assess whether enrichment of cardiac myocytes with ACE2 is sufficient to protect against Dox-induced mitochondrial cardiotoxicity and oxidative stress injury. This study may have implications in the long-term clinical usefulness of Dox.

阿霉素(doxorubicin，DOX)是一种临床应用广泛的蒽环类抗肿瘤药物。因其具有严重的心脏毒性作用，限制了它的临床应用。对阿霉素所致的心肌损害目前缺乏理想的防治方法。业已证实氧化应激是导致阿霉素心肌病的重要原因。我们前期研究工作发现在人血管内皮细胞系ACE2基因转染可以抑制AngⅡ诱导的NAD(P)H氧化酶亚单位p22phox表达增加及脂质过氧化反应。本课题在此基础上，利用DOX诱导心肌病大鼠，通过转染腺病毒载体pAdxsi-GFP-CMV-ACE2对模型动物进行体内干预，从组织及分子生物学水平阐明ACE2基因过表达对阿霉素心肌病大鼠心室重构的影响。进一步以Dox作用于乳鼠心肌细胞，并通过腺病毒介导ACE2基因转染，观察转染前后Dox刺激下乳鼠心肌细胞内氧化应激水平和细胞凋亡的变化，初步揭示阿霉素心肌病心室重构发生发展的分子机制，为寻找逆转阿霉素心肌病心室重构的潜在治疗靶标提供依据。

冠状动脉粥样硬化性心脏病(CHD)引起的心肌重构严重威胁现代人类生命健康。非对称性二甲基精氨酸(ADMA)是蛋白质上的精氨酸残基在蛋白精氨酸甲基转移酶(PRMT-1)的催化作用下产生：大部分ADMA由二甲基精氨酸-二甲胺水解酶(DDAH-2)水解代谢。ADMA的升高与PRMT-1与DDAH-2这两个酶的活性或含量改变有关。ADMA能与L-精氨酸竞争，是一种内源性的一氧化氮合酶(NOS)竞争性抑制剂而导致内皮功能的紊乱。巨噬细胞移动抑制因子(MIF)是在结构上高度保守的、独特的免疫调节因子。近十年来我们课题组对其做了大量研究，MIF与心血管疾病相关如动脉硬化、心衰等疾病呈正相关性。血管紧张素转化酶2(ACE2)是一种锌指依赖性单羧肽酶，我们已研究发现ACE2表达增强通过阻断MIF的表达调节胰岛素/akt信号通路。晚期糖基化终末产物(AGEs)是蛋白被糖化修饰后的产物。临床研究证明，AGEs能促进动脉粥样硬化的发生、发展。MIF可能通过影响炎性因子的表达以及ROS的生成，从而影响ADMA相关代谢酶的变化。通过探讨ADMA与MIF相互作用, 研究ADMA是否参与了炎症所致的内皮损伤过程及其在心肌重构中的作用。我们研究发现心肌梗死模型组较对照组ACE2的表达水平极大降低，而ACE的表达水平极大增高。MIF能通过影响炎性因子的表达以及ROS的生成，从而影响ADMA相关代谢酶的变化。同时，ADMA亦能上调MIF在内皮细胞中的表达，验证了ADMA的促炎作用。体外血管内皮细胞实验发现，MIF能通过影响ROS的生成，而使ADMA升高，而抑制细胞NO的生成，从而发现了MIF新的作用通路：即通过ADMA影响NO的生成，从而导致血管内皮功能紊乱，促进了动脉粥样硬化的发生；同时，ADMA亦能上调MIF在内皮细胞中的表达，从而促进动脉粥样硬化的形成，ADMA-NO-MIF可能形成了一个恶性循环。研究还发现AGEs能够影响PRMT-1/ADMA/DDAH-2通路，促进ADMA水平的升高。当使用AGEs处理细胞时，ROS生成增多，可能原因是AGEs-RAGE通路引发了氧化应激的产生，进而使DDAH-2的酶含量或活性降低以及增高PRMT-1 的表达，导致ADMA升高,从而进一步证明了AGEs/RAGE/ROS/DDAH-2通路，验证了ADMA的促炎作用。