TCTP调控mTORC1信号在2型糖尿病心肌病中的作用及机制研究

Diabetic cardiomyopathy (DCM) is a kind of severe cardiovascular complications of diabetes. Myocardial metabolic disorder is its basic mechanism. Excessive activation of mTORC1 signaling play an important role in the development of type 2 diabetic cardiomyopathy, but metabolic regulatory mechanism of mTORC1 in DCM has not clear yet. Existing studies have found that TCTP is likely to be an indirect regulatory protein of mTORC1；TCTP and mTOR have similar effects on cardiac lipid metabolism; TCTP involved in diabetes and promote lipid metabolism disorders in liver. However, whether TCTP mediate heart mTORC1 signaling and then participate in DCM development is not clear. Applicant found, high sugar and high fat induced increased TCTP expression in rat cardiomyocytes and cardiac tissues; Furthermore, TCTP promote mTORC1 signals in cardiomyocytes. Therefore, applicant hypothesized that TCTP mediates myocardial metabolic disorder of DCM by activating mTORC1 signaling pathways in type 2 diabetes. This study employs TCTP heart-specific gene knockout mice and cardiomyocytes, try to clarify the role of TCTP in type 2 diabetic cardiomyopathy by regulating mTORC1 signaling and its potential mechanism. This study will deepen the understanding of regulatory mechanism of mTORC1 signals in type 2 diabetic cardiomyopathy.

糖尿病心肌病（DCM）是一种严重的糖尿病性心脏病，心肌代谢紊乱是其基本机制。过度激活的mTORC1信号在2型糖尿病DCM的发展过程中发挥重要作用，但mTORC1对DCM心肌代谢的调控机制尚不清楚。研究发现TCTP是mTORC1的间接调节蛋白；TCTP与mTOR对心脏的脂代谢调节有相似作用；TCTP参与糖尿病及促进肝脏脂代谢紊乱。但是，TCTP是否调节心脏mTORC1信号并参与DCM的发病过程，并不清楚。申请者预实验发现，高糖、高脂诱导大鼠心肌细胞/组织TCTP表达上调；TCTP正向调节心肌细胞mTORC1信号。由此，申请者推测：TCTP通过激活mTORC1信号进而调节2型糖尿病心肌病的心肌代谢紊乱。本研究拟用TCTP心脏特异性基因敲除小鼠及心肌细胞，研究TCTP在调控mTORC1信号及DCM代谢功能中的作用，并阐明其信号机制。本研究将加深对2型糖尿病心肌病mTORC1信号调控机制的认识。

包含糖尿病心肌病（DCM）在内的心血管并发症是导致糖尿病患者死亡的主要原因。翻译控制肿瘤蛋白（TCTP）是参与糖尿病的一种新调节蛋白，但TCTP对DCM的影响尚不清楚。本研究从高脂诱导的DCM小鼠和心肌细胞两个层面展开研究，以期阐明TCTP调控mTORC1信号及DCM心脏代谢功能的作用与机制。.我们的研究发现，与WT对照组相比，TCTP心脏特异性转基因小鼠（TCTP HKI）心功能显著下降，多处可见心肌细胞胞质空泡化、肥大及萎缩、炎性细胞浸润，心肌胶原纤维和IL-6表达也明显增多。高脂喂养的TCTP HKI小鼠心脏内自噬水平下降，调节能量代谢的关键分子AMPK及p38MAPK磷酸化表达也下调。在培养的大鼠H9c2心肌细胞中，TCTP正向调节PI3K-AKT-mTORC1信号通路，TCTP负向调节AdipoRon诱导的AMPK、p38MAPK磷酸化表达。基因沉默TCTP可抑制棕榈酸诱导的mTORC1信号关键分子p70S6K磷酸化及心肌细胞甘油三酯集聚，还从转录水平上逆转棕榈酸引起的脂代谢相关基因SREBP1C上调和CPT1下调，表明TCTP促进棕榈酸诱导的心肌mTORC1信号过度激活及心肌脂质代谢紊乱。.上述研究表明心脏特异性过表达TCTP加重DCM小鼠心功能异常及病理损伤，其机制与TCTP诱导心肌脂质代谢紊乱、mTORC1信号过度激活及抑制自噬有关。.尽管心脏特异性过表达TCTP促进了高脂诱导的小鼠心肌损伤，但它可以抵抗高脂诱导的小鼠肥胖及胰岛素抵抗，表现为TCTP HKI小鼠体重明显减轻、空腹血糖水平下降、糖耐量和胰岛素耐量异常明显改善，还减轻高脂诱导的肝脏、脂肪脂质沉积，表明TCTP具备调节肥胖、2型糖尿病的作用，其调节机制有待进一步研究。.本研究证实TCTP是调节糖尿病心肌损伤的重要蛋白，TCTP参与调节高脂状态下的心肌代谢及全身代谢功能，有望成为治疗糖尿病心肌病、肥胖的新作用靶点。