mitoKATP与Akt-Foxo1信号通路crosstalk在糖尿病心肌病中的作用和机制研究

Diabetic cardiomyopathy remains the most prevalent cause of morbidity and mortality worldwide and is one of the principal diseases to do harm to human health. Until now, the mechanisms still remains unclarified. Therefore, it is essential to study the detailed new mechanisms and explore new therapeutic measures to treat diabetic cardiomyopathy. In this project, we will duplicate the model of diabetic cardiomyopathy in mice and cell level, and use techniques including gene knockout, gene over-expression,Western, chromatin immunoprecipitation (ChIP), confocal etc. to study the changes of mitoKATP gene expression and function, mitochondrial function, and Akt-Foxo1 signaling pathway as well as the crosstalk between mitoKATP gene and Akt-Foxo1 signaling. This study will clarify the role of mitoKATP gene and Akt-Foxo1 signaling in regulating mitochondrial function as well as interpret the crosstalk between mitoKATP gene and Akt-Foxo1 signaling, and thus explain their roles in the mechanisms of diabetic cardiomyopathy. The project will explore the new mechanisms of diabetic cardiomyopathy and provide the data and evidence in preventing and treating of diabetic cardiomyopathy.

糖尿病心肌病是严重危害人类健康的主要疾病之一。其发病机制，至今仍未得到明确阐明。如何明确糖尿病心肌病的发病机制是糖尿病心肌病防治中亟待解决的关键问题。本课题拟复制糖尿病心肌病动物和细胞模型，采用基因敲除、基因过表达、Western、染色质免疫共沉淀(chromatin immunoprecipitation，ChIP）、激光共聚焦等技术，研究糖尿病心肌病时心脏mitoKATP基因表达和功能、线粒体功能和Akt-FoxO1信号通路的改变以及mitoKATP和Akt-FoxO1信号通路的相互作用。该研究将明确糖尿病心肌病时心脏mitoKATP基因表达、线粒体功能和Akt-FoxO1信号通路的变化规律，并进一步明确mitoKATP和Akt-FoxO1信号通路的相互作用以及在糖尿病心肌病发病中的作用和机制，以期阐明糖尿病心肌病新的发病机制，并为其防治提供新的理论和实验依据。

糖尿病心肌病是严重危害人类健康的主要疾病之一。其发病机制，至今仍未得到明确阐明。如何明确糖尿病心肌病的发病机制是糖尿病心肌病防治中亟待解决的关键问题。本课题通过复制糖尿病心肌病动物和细胞模型，采用基因敲除、基因过表达、Western、QPCR、免疫荧光和流式细胞等技术，研究了糖尿病心肌病时心脏mitoKATP基因表达和功能、线粒体功能和Akt-FoxO1信号通路的改变以及mitoKATP和Akt-FoxO1信号通路的相互作用。主要研究发现如下：1. 在糖尿病心肌病小鼠模型和心肌细胞胰岛素抵抗模型中， KATP亚基Kir6.1、Kir6.2的表达明显下调，同时伴有心脏功能和心肌细胞线粒体膜电位明显下降，凋亡增加；2. 特异性心脏Kir6.1基因敲除后心脏功能明显降低，心肌细胞线粒体结构发生明显破坏，心肌细胞肥大变性以及凋亡率明显增加，同时p-Akt和p-Foxo1表达水平明显下降；特异性心脏Kir6.1 基因敲除小鼠心脏有172个蛋白下降，38个蛋白增高；3. 特异性心脏 mitoKATP 基因敲除后可以加重糖尿病心肌病引起的心脏功能下降和线粒体结构破坏，p-Akt和p-Foxo1表达水平也下降更多；4. 心脏Kir6.1 基因过表达可以明显改善糖尿病心肌病心脏功能，降低心肌细胞凋亡率，减少线粒体结构破坏，增加p-Akt和p-Foxo1的表达；5. 选择性mitoKATP开放剂二氮嗪可以对抗糖尿病心肌病时心脏Kir6.1、Kir6.2亚基表达的下降，改善心脏功能，抑制细胞凋亡，此保护作用可被Akt-FoxO1信号通路抑制剂MK-2206阻断。该研究明确了糖尿病心肌病时心脏mitoKATP基因表达、线粒体功能和Akt-FoxO1信号通路的变化规律，并进一步阐明了mitoKATP和Akt-FoxO1信号通路的相互作用以及在糖尿病心肌病发病中的作用和机制，明确了糖尿病心肌病新的发病机制，为其进一步防治提供了新的作用靶点以及理论和实验依据。