MG53及其突变体MG53C14A心脏保护功能的研究

Ischemic heart disease remains the great cause of mortality in our country and the predicted leading source of mortality worldwide by 2020. MG53 is expressed exclusively in the heart and skeletal muscle. Our collaborator's study has shown an essential role of MG53 in acute membrane repair in skeletal muscle. In our previous study, we demonstrated that MG53 is a primary component of cardiac ischemic preconditioning (IPC) and post ischemic conditioning (PostC) machinery. Most importantly, we found that MG53 plays central role in insulin resistance and metabolic syndrome. The arisen question is how can we keep the cardioprotive effect of MG53, and get rid of the role of MG53 in insulin resistance and metabolic syndrome. Our previous results have shown that the C14 amino acid of MG53 was the key site for its E3 activity in skeletal muscle. In the future study we plan to test the cardioprotective effect of MG53C14A as well as the role of MG53 C14A in insulin resistance and metabolic disorders. We will construct the MG53C14A knock-in mice to test our hypothesis. Finally, we want to demonstrate that MG53 C14A is an ideal molecule for ischemic cardioprotection rather that wild type MG53, thus providing a potentially important novel therapeutic strategy for the treatment of ischemic heart disease.

缺血性心脏病及心脏缺血/复灌损伤是目前威胁人类健康最主要的疾病。MG53是心肌骨骼肌特异表达蛋白，我们以前的研究证明MG53是心肌缺血预适应及后适应发挥保护作用的必需分子；进一步的研究又表明MG53是产生胰岛素抵抗及代谢紊乱的关键致病分子，其E3连接酶的活性起决定性作用。我们面临的科学问题是如何在保持MG53的心肌保护作用的同时避免其对代谢的副作用？本课题拟研究MG53 E3连接酶关键位点的突变体MG53C14A的心脏保护作用及其作用机制。内容包括研究MG53C14A对心肌细胞损伤的作用，并验证其作用机制；MG53C14A对细胞代谢及胰岛素信号的影响及机制；构建MG53C14A基因敲入小鼠，从在体水平研究MG53C14A对心脏损伤的保护作用及其对代谢性心肌病的影响。本项目将在已有的研究基础上验证MG53C14A对心肌损伤及心脏代谢的影响并阐明其机制，以期为心脏缺血/再灌损伤治疗提供新的手段

缺血性心脏病及心脏缺血/复灌损伤是目前威胁人类健康最主要的疾病。MG53是心肌骨骼肌特异表达蛋白，我们以前的研究证明MG53 是心肌缺血预适应及后适应发挥保护作用的必需分子；进一步的研究又表明MG53 是产生胰岛素抵抗及代谢紊乱的关键致病分子，其E3 连接酶的活性起决定性作用。我们面临的科学问题是如何在保持MG53 的心肌保护作用的同时避免其对代谢的副作用？本课题拟研究MG53 E3 连接酶关键位点的突变体.MG53C14A 的心脏保护作用及其作用机制。内容包括研究MG53C14A 对心肌细胞损伤的作用，并验证其作用机制。. 心肌细胞在氧化应激刺激，可以分泌MG53到细胞外。我们的数据显示，无论是在成年大鼠心室肌细胞以及新生大鼠心室肌细胞内都有VAMP1A,VAMP1B,BAMP2A,VAMP2B和SYT1的mRNA和蛋白的表达。给予心室肌细胞缺氧刺激能够诱导新生大鼠心室肌细胞分泌MG53到细胞外，并且给予过氧化氢刺激后心室肌细胞也可以浓度依赖性的分泌MG53。进一步，我们的数据显示，过氧化氢刺激诱导的心肌细胞分泌MG53是钙离子依赖性的。我们使用EGTA-AM差减法，减少细胞外的钙离子浓度（0.3,0.6， 0.9， 1.2， 1.8， 1.8 mM）后，再同时加入过氧化氢刺激，结果显示，随着细胞外的钙离子浓度的增大，细胞培养液中MG53的蛋白水平增加，而细胞内MG53的蛋白含量逐渐降低。另外，我们通过敲低心肌细胞的PKC后，发现过氧化氢刺激诱导的心室肌细胞MG53的分泌是PKC依赖性的。在细胞实验中，我们发现MG53重组蛋白和重组MG53C14A蛋白（200 ng/ml）孵育心肌细胞后，显著降低了缺氧/复氧诱导的细胞损伤。进一步的在体实验发现，注射MG53重组蛋白和重组MG53 C14A蛋白后能减弱缺血/再灌注诱导的心脏损伤。我们的结果显示MG53 C14A是比较优化的保护心肌的突变体，详细的机制还有待进一步研究探索。