乙醛脱氢酶2在脂毒性心肌病中的作用及分子机制研究

Because of lipotoxicity, lipid overload in cardiomyocytes causes cell death, and eventual organ dysfunction. There is considerable evidence to indicate a role of lipotoxicity cardiac remodeling in the development of lipotoxic cardiomyopathy. Aldehyde dehydrogenase 2 (ALDH2) is a mitochondrial matrix enzyme that plays a crucial role in protecting heart against ischemia-reperfusion and alcohol injury. Our preliminary study showed that ALDH2 overexpression significantly reduced cardiac apotosis induced by ischemia-reperfusion injury. It is unknown so far whether the cardioprotection of ALDH2 invoves in lipotoxic cardiomyopathy. The objective of this research is to investigate the effect of ALDH2 on ipotoxic cardiomyopathy and explore possible mechanisms in vivo and vitro, using advanced techeniques, such as ALDH2 overexpression and ALDH2 silence. Molecule biological techniques are also used to determine the expression of Akt/GSK-3β pathway and apoptosis related genes. Furthermore, we will investigate the cardioprotective mechanisms mediated by ALDH2 in terms of lipotoxic cardiomyopathy. The results of this research will contribute to revealing the novel molecular mechanisms for the cardioprotective effect of ALDH2 against lipotoxic injury, providing new therapeutic strategy for lipotoxic cardiomyopathy.

心肌中大量脂质积聚可以促使心肌细胞凋亡和线粒体损伤，导致心肌结构和功能障碍，最终发展为脂毒性心肌病。乙醛脱氢酶2（ALDH2）是位于线粒体基质内的酶，具有重要的心肌保护作用。我们前期研究发现心肌细胞过表达ALDH2可显著减少细胞凋亡，但其在脂毒性心肌病中的作用及分子机制仍未阐明。根据前期研究和部分预实验结果，我们推测ALDH2可起到干预脂毒性心肌病的作用，其机制可能与ALDH2通过调控Akt/GSK-3β通路，减少线粒体损伤和心肌细胞凋亡有关。为论证该假说，本课题将利用脂毒性心肌病动物模型MHC-ACS小鼠，体内和体外研究相结合，通过基因过表达、基因沉默等方法调节ALDH2的表达，采用免疫印迹、免疫荧光、RT-PCR等分子生物学方法，研究ALDH2对脂毒性心肌病的作用及对Akt/GSK-3β通路和凋亡相关蛋白的影响，进而阐明ALDH2干预脂毒性心肌病的内在分子机制，为脂毒性心肌病的生物治疗

目前，心力衰竭作为各种心脏病发展的严重阶段，正在成为本世纪最重要的心血管病症。在脂毒性心肌病的发生发展过程中，脂毒性导致的线粒体损伤和心肌细胞凋亡起了重要的作用。预防脂毒性所致心肌损伤、延缓左室重构，可改善心力衰竭的长期临床预后。线粒体乙醛脱氢酶2（Aldehyde dehydrogenase2，ALDH2）是位于线粒体基质内的一种重要的醛类氧化酶，在心血管疾病的发生、发展过程中发挥重要作用。但脂毒性导致的心肌损伤重构是否与ALDH2的表达和活性抑制有关，过表达ALDH2是否可以起到干预脂毒性心肌病的作用，其作用是否与Akt/GSK-3β通路有关，迄今未见报道。因此，我们的研究目标是探讨ALDH2对脂毒性心肌是否具有心肌保护作用及其具体作用机制。在体外研究中，我们过表达心肌细胞中的ALDH2，发现过表达ALDH2可以减少心肌细胞凋亡，减轻脂毒性心肌细胞损伤，而且我们发现过表达ALDH2可以增强Akt的磷酸化，抑制p-GSK3β表达，细胞凋亡相关因子表达下降。在体内实验中，我们成功建立脂毒性心肌病小鼠模型，发现脂毒性心肌病小鼠心脏收缩功能明显减退，电镜下可以观察到明显的心肌细胞脂滴沉积、凋亡小体以及线粒体肿胀，TUNEL法检测到大量心肌细胞凋亡，而且在这种小鼠中我们发现ALDH2的表达和活性受到抑制；转染ALDH2过表达慢病毒载体后，小鼠心肌细胞凋亡减轻，细胞凋亡相关因子表达下降，心脏功能改善，p-Akt表达增加，p-GSK3β表达下降， 这些结果显示ALDH2可通过Akt/GSK3β通路改善脂毒性心肌重构，为脂毒性心肌病的发病及干预提供了潜在的治疗靶点。本研究从新的角度阐明了ALDH2对脂毒性心肌发挥保护作用的内在分子机制，使脂毒性心肌病的发病机制和治疗的研究更上一层台阶，具有十分重要的科研价值和临床意义。