热休克因子1通过调控自噬保护心肌缺血-再灌注损伤的机制研究

Heat shock factor 1 (HSF1), a transcription factor which plays a pivotal role in regulating critical physiological events. Our previous studies showed that more serious myocardial injury and lower autophagy activity in HSF1-/- MCs compared to HSF1+/+ MCs in myocardial I/R model;afer treatment with autophagy inhibitor, myocarial injury was significantly aggravated in HSF1+/+ MCs in H/R model,however,this phenomenon did not appear in HSF1-/- MCs.In addition, bioinformatics analysis showed that Beclin1, ATG10 and other autophagy related gene promoter region contained the heat shock element(HSE).Based on above observations,we hypothesized that HSF1 might be involed in protecting against myocardial ischemia/reperfusion injury by regulating autophagy.To verify this hypothesis,we will investigate the role and molecular mechanism of HSF1 on regulation of autophagy during myocardial ischemia/reperfusion injury both from the overall animal level and cell level.All these are expected to reveal the endogenous molecular mechanisms of HSF1 in myocardial ischemia/reperfusion injury,and provide experimental evidence and new methods for prevention and treatment of ischemic cardiomyopathy.

热休克因子1（heat shock factor 1，HSF1）是一种具有多种生物学功能的转录因子。我们近期研究发现，不管在动物水平还是细胞水平，与HSF1+/+小鼠相比，HSF1-/-小鼠在心肌缺血-再灌注损伤模型中，心肌细胞损伤加重，同时细胞自噬水平降低；抑制自噬后，HSF1+/+心肌细胞损伤加剧，而HSF1-/-心肌细胞损伤没有明显变化。此外，通过生物信息学分析发现Beclin1、ATG10等自噬相关基因的启动子区含受HSF1调控的热休克元件（HSE）。因此，我们提出HSF1可能通过调控自噬减轻心肌缺血-再灌注损伤的假设。针对上述假设，我们分别在动物水平和细胞水平研究了HSF1在心肌缺血-再灌注损伤中的作用及自噬的影响，探讨HSF1调控自噬的作用和分子机制。本课题从新的视角阐明心肌缺血-再灌注损伤内源性分子保护机制，并为临床上缺血性心肌病的防治提供新的策略和实验依据。

课题研究发现，热休克因子1（heat shock factor 1，HSF1）和自噬在心肌缺血-再灌注损伤小鼠中均发挥保护作用。与野生型（HSF1+/+）小鼠比较，HSF1基因敲除（HSF1-/-）小鼠心肌损伤更严重，而心肌组织中自噬水平更低。通过生物信息学分析发现LC3、Beclin1和自噬相关基因10（ATG10）等6个重要自噬相关基因启动子区域含有受HSF1调控的热休克元件（HSE）。基于上述研究基础，我们提出HSF1可能通过调控自噬，从而减轻小鼠心肌缺血-再灌注损伤的假设。针对上述假设，采用HSF1-/-小鼠、H9c2心肌细胞，通过WB、QRT-PCR、基因转染、RNA干扰、EMSA、ChIP等研究手段，探讨心肌缺血-再灌注损伤时HSF1调控自噬的作用及分子机制，旨在揭示心肌缺血-再灌注损伤时内源性分子保护机制，并为临床上缺血性心肌病的防治提供新的思路。通过研究我们发现HSF1作为转录因子可通过与LC3、Beclin1、ATG10启动子区HSE直接结合，调节其表达参与自噬调控从而减轻心肌缺血损伤。此研究表明针对HSF1-自噬通路的靶向治疗将为临床心肌缺血-再灌注损伤和缺血性心肌病提供治疗策略。