阿托伐他汀促进急性心肌梗死周边心肌自噬抑制心肌凋亡的机制研究

In order to investigate the mechanisms of atorvastatin improving post-infarcted environment, according to our previous results, we assume that atorvastatin could inhibit the apoptosis by activating the autophagy of cardiomyocyte. We establish the cardiomyocyte model of hypoxia and serum deprivation and use the siRNA transfection to make apoptosis or autophagy related gene silence to observe the statins effect on apoptosis and autophagy. Meanwhile, we will use the arthrosclerosis rats (n=100) for animal study and randomize into give groups: normal group, sham group, AMI group, AMI+atorvastatin group and AMI+compound C (the inhibitor of AMPK) group. All the animals will get MRI examination on the first and the forth week after AMI operation. After MRI test on the forth week post-AMI, animals will be sacrificed and token the left ventricular for histology and molecular-biology analysis in the purpose of testifying the hypothesis above. This original investigation is novelty designed and with great clinical significance.

为进一步研究阿托伐他汀改善梗死微环境的机制，本项目基于我们课题组前期实验结果，假设阿托伐他汀通过促进心肌细胞自噬，抑制梗死微环境诱导的心肌细胞凋亡。拟通过体外细胞实验，培养乳鼠心肌细胞，通过缺氧无血清模型建立，模拟体内缺血再灌注损伤环境，通过观察他汀凋亡相关基因沉默心肌细胞及自噬相关基因沉默心肌细胞在缺氧无血清环境中的作用，研究他汀的抗凋亡机制，并进一步阐明相关信号通路。同时拟以动脉粥样硬化Wister大鼠100只为研究对象，建立急性心肌梗死模型，随机分为正常组、假手术组、急性心梗组、心梗+他汀组以及心梗+信号通路抑制剂组，于心梗造模术后1周及4周行心脏核磁共振检查，评价心功能；并于第4周磁共振检查后处死动物，取材左室心肌，行组织学和分子生物学检测，渴望证明上述假设，并阐明其机制。本研究原创性突出，设计新颖，具有重要的临床应用意义。

研究背景：阿托伐他汀可以通过改变心肌梗死微环境，如抗凋亡、抗炎症、抗氧化应激等机制，减少心肌细胞死亡。我们课题组前期研究结果提示，抗凋亡方面，阿托伐他汀主要通过激活AMP活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase, AMPK)系统，抑制凋亡相关信号通路。并且我们还发现阿托伐他汀通过AMPK／哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(Mammalian target of rapamycin, mTOR)信号通路，促进心肌细胞自噬。但是凋亡与自噬之间是协同还是拮抗关系，并且AMPK是如何介导抗凋亡和自噬的相互作用，这些问题我们尚未研究清楚。主要研究内容：1.通过体外H9C2心肌细胞培养，用缺血无血清培养3小时后复氧1小时模拟体内缺血再灌注损伤，给予阿托伐他汀和AMPK抑制剂Compound C (CC)进行干预，研究阿托伐他汀对自噬与凋亡的作用，及自噬与凋亡的交互关系。2.应用Wistar大鼠冠脉结扎制作AMI模型，给予CC和阿托伐他汀进行干预，对比观察他汀早期干预，对梗死后心肌微环境的影响。重要结果：阿托伐他汀能够显著改善心梗4周后左室收缩功能，减小梗死面积，减少梗死区域纤维化进展及炎细胞浸润，AMPK抑制剂可削弱上述效应。阿托伐他汀可促进心肌细胞表达抗凋亡蛋白，减少心肌细胞凋亡。阿托伐他汀通过上调p53表达，下调mTOR的表达，调控AMPK信号通路，诱导心肌细胞自噬，抑制心肌细胞凋亡。关键数据及意义：体外实验表明：对于缺血、缺氧的心肌细胞来说，在恢复氧供和血清第1h、2h及4h内，阿托伐他汀可促进心肌细胞自噬，减少凋亡，该效应呈剂量依赖性。复氧后第8h、12h、24h，阿托伐他汀抑制心肌细胞自噬和凋亡，抑制自噬可加速细胞死亡。上述细胞生物学效应是通过AMPK/mTOR通路实现的，阿托伐他汀可增加AMPK及mTOR的磷酸化，激活该通路，发挥抑制细胞自噬及凋亡的作用。由此可见，阿托伐他汀在心肌细胞再灌注早期通过激活AMPK/mTOR通路，促进细胞自噬，抑制细胞凋亡；再灌注晚期，通过上述通路抑制细胞自噬及凋亡。体内实验表明：阿托伐他汀可以显著减低急性心梗4周后大鼠左室舒张末容积，减少梗死周边心肌区域炎症浸润，减轻纤维化，促进梗死区域心肌细胞自噬，降低梗死周边心肌细胞凋亡，从而减轻梗死心肌重构。上述保护性效应通过AMPK/mTOR通路完成，该效应独立于降脂作用。