PDE5在白藜芦醇诱导的心肌保护中的作用及其机制研究

急性心肌梗塞引起的缺血/再灌注损伤严重危害人类健康，急需对其机制进行探讨以指导临床治疗。申请者的前期研究表明，白藜芦醇能够通过激活cGMP/PKG信号通路，使糖原合成酶激酶-3β失活而抑制线粒体通透性转移孔开放来保护再灌注心脏。cGMP水平的调控由环化酶的合成和磷酸二酯酶（PDE）的水解作用来实现；申请者的预实验结果显示，白藜芦醇的心肌保护作用不通过环化酶途径，而可能是通过PDE5途径。本研究拟用大鼠离体心脏缺血/再灌注损伤模型、心肌梗塞面积测定、线粒体肿胀实验、Western blotting蛋白分析等方法，研究白藜芦醇诱导的再灌注心肌保护作用中PDE5活性的变化，观察PDE5抑制剂能否模拟白藜芦醇的抗梗塞作用，探索PDE5在白藜芦醇诱导的心肌保护中的作用机制。本研究对阐明白藜芦醇的心肌保护作用机制中的信号转导通路具有重要意义，为开发治疗心肌梗塞新药和防治心肌缺血/再灌注损伤提供新思路。

本项目通过三年的研究工作，已完成项目计划内容。.急性心肌梗塞引起的心肌缺血/再灌注损伤严重危害人类健康，急需对其机制进行探讨以指导临床治疗。关于白藜芦醇的心肌保护作用，到目前为止大部分研究都集中在其药物性预处理机制，而临床急性心肌梗塞病人多为发生急性梗塞后才到急诊室，从时间上预处理已不可能。本项目通过Lengandorff系统建立大鼠离体心脏缺血/再灌注损伤模型并分离大鼠心肌细胞，用TTC法测定心肌梗塞面积、Ca2+诱导的线粒体肿胀实验（mPTP开放实验）、Western blotting蛋白分析、共聚焦显微镜观察等方法，对再灌注期白藜芦醇的心肌保护作用进行了相关实验研究，详细探讨了PDE5在白藜芦醇诱导的再灌注心肌保护中的作用及机制。研究显示，白藜芦醇能够通过激活cGMP/PKG信号通路，使糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）失活而抑制线粒体通透性转移孔（mPTP）开放来保护再灌注心脏。cGMP水平的调控由环化酶的合成和磷酸二酯酶（PDE）的水解作用来实现，实验结果显示，白藜芦醇未能增加离体大鼠心肌细胞NO的水平，提示白藜芦醇的心肌保护作用不通过环化酶途径，而是通过PDE5途径。白藜芦醇能够明显降低再灌注时PDE5活性，增加再灌注时cGMP含量。白藜芦醇能够抑制mPTP的开放，明显增加VASP、GSK-3β的磷酸化，此作用可被PKG抑制剂KT5823所逆转。PDE抑制剂IBMX能够模拟白藜芦醇，明显减少心肌梗塞面积并改善心肌收缩功能、抑制mPTP的开放，白藜芦醇减少心肌梗塞面积的作用可被mPTP开放剂Atractyloside所逆转。说明白藜芦醇通过抑制PDE活性激活cGMP/PKG，使GSK-3β失活，抑制mPTP的开放进而保护再灌注心脏。进一步研究显示，内质网应激（ERS）参与心肌缺血/再灌注损伤，ERS伴侣分子GRP78在缺血期未见明显增加，而在再灌注期表达明显增多，白藜芦醇能够明显抑制再灌注时GRP78表达增多，提示ERS发生于再灌注期而不是缺血期，白藜芦醇能够明显抑制再灌注诱发的ERS。此外，ERS抑制剂TUDCA可以模拟白藜芦醇阻止mPTP的开放，使GSK-3β磷酸化增加。据此，白藜芦醇可能通过抑制ERS使GSK-3β失活，进而阻止mPTP 开放发挥心肌保护作用。