金属硫蛋白与解偶联蛋白对阿霉素心肌毒性的保护作用及机制研究

Doxorubicin (Dox) is a one of the most potent drugs against a wide range of tumors. However, its clinical use was compromised by cardiotoxicity. Previous studies have shown that metallothionein (MT) can antagonize the myocardiotoxicity induced by Dox. And uncoupling proteins (UCPs) may be involved in this process. However, the molecular mechanisms are not well understood. In the present study, we will assess a link between metallothionein and UCPs in vivo and vitro, and explore the effects of MT on UCPs mRNA and protein expressions. This study was designed to examine the effects and molecular mechanisms of MT deficiency on oxidative defense of cardiomyocytes, and identify the protective effect of MT and UCPs on Dox-induced myocardiotoxicity. In this study, we will investigate whether the regulation of MT and UCPs is mediated via the activation of Nrf2/ARE signaling. The results will represent further strong experimental evidences for the clinical application of MT in the prevention of Dox-induced cardiotoxicity.

阿霉素（Dox）是临床上常用的抗肿瘤药，但心脏毒性限制了其临床应用。课题组前期研究表明：金属硫蛋白（MT）可拮抗Dox的心肌毒性，解偶联蛋白（UCPs）可能参与于MT抗氧化过程中，但机制尚不清楚。本课题利用野生型小鼠与MT敲除型小鼠，通过体内和体外实验，进一步探讨MT和UCPs对Dox心肌毒性的保护作用及机制。通过对心肌细胞氧化损伤程度和抗氧化能力的分析，确证UCPs和MT对Dox心肌毒性的保护作用。从基因转录和蛋白质表达水平观察MT对心肌细胞中UCPs的影响及二者之间的相互作用；探讨MT缺失对心肌细胞氧化防御状态的影响与机制；阐明在抗Dox心肌氧化应激损伤中不同的MT表达水平对UCPs的影响及与Nrf2/ARE信号转导通路的联系。为阐明MT对Dox心肌毒性的保护机制提供了实验依据，并为临床寻找有效的抗阿霉素心肌毒性药物提供了良好的客观依据。

阿霉素（Doxorubicin，Dox）是一种高效、广谱的抗肿瘤药物，但心脏毒性严重限制了其临床应用。金属硫蛋白（Metallothionein，MT）是一类高度保守的，富含半胱氨酸的低分子量非酶蛋白，其可明显抑制Dox的心肌毒性。课题组的前期研究表明，MT在发挥抗Dox心肌毒性的过程中，线粒体解偶联蛋白（Uncoupling proteins, UCPs）可能参与其中，但机制尚不清楚。本课题在动物（MT缺失小鼠和野生小鼠）和细胞（来自以上两种小鼠的心肌细胞体外原代培养模型）两个水平上，考察了MT表达对Dox所致心肌细胞氧化损伤的影响，探讨了MT与UCPs在发挥抗Dox所致心肌细胞毒性过程中的作用及相关机制。得出MT可间接影响UCPs的表达，从而发挥抗Dox心肌毒性作用。UCPs可通过抑制心肌细胞自由基的产生和线粒体氧化损伤以及抑制心肌细胞凋亡从而发挥抗Dox心肌细胞毒性的作用。进一步Nrf2信号通路在MT抗Dox心肌毒性中的作用，结果表明，MT可通过激活Nrf2信号通路从而影响UCPs的表达水平。因此MT抗Dox心肌毒性的部分作用可能是通过激活Nrf2信号通路而发挥的。本课题初步阐明了MT抗Dox心脏毒性的主要机制；探讨了MT和UCPs在抗Dox心肌毒性过程中的相互作用及机制；Nrf2信号转导通路在MT抗Dox心脏毒性过程中的作用。为进一步研究MT的临床应用提供了实验基础和理论依据。