内质网应激-mTOR-自噬通路介导硫化氢心脏保护作用及机制

Endoplasmic reticulum stress (ERS)-autophagy pathway is reported crucial for myocardial cells survival after ischemia / reperfusion (IR) injury. Hydrogen sulfide (H2S) could modulate the expression and activation of ERS related molecule. Our preliminary data demonstrated that H2S could activate myocyte mammalian target of rapamycin (mTOR) and inhibit unusual overexpression of autophagy-related gene (Atg) and autophagy marker protein. We hypothesised that ERS-mTOR mediated cardiac protective effect of H2S through down-regulating autophagy. This study is designed to investigate the effect of H2S on ERS-autophagy and its possible molecular mechanism on the IR injury model as well as on the hypoxia / reoxygenation cultured myocyte model. We try to identify how H2S regulates ERS-mTOR-autophagy by using the suppressors related and put emphasis on how H2S inhibits myocardial autophagy by knockdown and over expression of ERS related genes (PERK, IRE1, ATF6, CHOP) in cultured myocytes. The aim is to elucidate whether H2S coud regulate Atg family and inhibit myocyte autophagy by attenuating ERS to conduct mycardial protective effect. Results gained from this study will light the probably mechanism of H2S regulating myocyte ERS-induced autophagy. It will provide new vision and help with the development of H2S simulated medication and novel therapies for clinical cardioprotection.

内质网应激（ERS）－自噬通路对缺血再灌注（IR）后心肌细胞存亡发挥着枢纽性作用，而且ERS相关分子表达或活化可被气体信号分子硫化氢调节。我们前期的研究证实硫化氢还能激活心肌mTOR，并抑制自噬相关基因及标志蛋白的异常增加。提示硫化氢可能通过ERS－mTOR通路，调控细胞自噬的发生。本项目首先在整体心肌IR损伤模型上，研究硫化氢对ERS－自噬的影响；并在心肌细胞缺氧/复氧模型基础上，应用相关通路抑制剂，进一步研究其对ERS－mTOR－自噬的调控，重点探讨沉默或过表达ERS相关基因（PERK、IRE1、ATF6、CHOP等）对硫化氢抑制心肌细胞自噬作用的影响，明确其是否可通过ERS-mTOR通路，调控Atg家族表达，减少心肌细胞自噬发生，发挥其心脏保护作用。本研究有助于揭示硫化氢调控自噬相关基因表达及抑制心肌细胞自噬的可能信号转导机制，为硫化氢相关药物研发及临床心肌保护提供新的思路。

细胞自噬是心肌缺血再灌注（IR）损伤中细胞死亡的重要方式之一。我们前期临床研究发现体外循环（CPB）术后，心肌自噬相关基因（Atg）蛋白表达较术前明显增加，而内源性气体信号分子硫化氢合成酶蛋白表达下调。进一步的动物实验证实外源性硫化氢可以抑制IR心肌细胞自噬的发生，并激活雷帕霉素受体（mTOR）。文献报道内质网应激（ERS）可以直接激活细胞自噬，并可以被 mTOR调控。.本项目在我们前期工作的基础上，应用基因操作、RT-PCR、Western-blot等技术，研究H2S 对mTOR-ERS-自噬的调控，重点探讨抑制mTOR以及敲除或过表达ERS相关基因，对H2S抑制心肌细胞自噬作用的影响，明确H2S是否可通过激mTOR-ERS信号通路，调控Atg家族表达，减少心肌细胞自噬发生。.结果发现：1、心肌细胞经IR后，其自噬水平会显著增高，并表现出损伤效应；2、H2S能够抑制IR肌细胞的自噬，从而发挥一定的心肌保护作用，并与其浓度有关，在30uM时心肌保护及自噬抑制作用最佳；3、外源性H2S可以激活mTOR，抑制IR心肌细胞自噬的发生；4、外源性H2S可以抑制过度的ERS，减少IR心肌细胞自噬的发生。即外源性H2S可以通过调控ERS-mTOR通路,下调自噬相关基因表达，减少IR心肌细胞自噬的发生。.本研究有望阐明H2S调控Atg家族基因表达以及抑制心肌细胞自噬的可能机制，为临床心肌保护提供新的思路和治疗靶点。