microRNAs/PI3-K/PKB/GLUT-4信号途径对慢性心衰时骨骼肌糖代谢异常的调控及坎离颗粒干预研究

Kanli granule has been demonstrated in the previous studies that it could not only improve the symptoms of patients with heart failure, but also ameliorate the hemodynamics, endurance and myocardial energy metabolism, increase glucose contents, GLUT-4 protein and gene expression in skeletal muscle, lower the level of lactic acid in the rats with heart failure. All the improvements have indicated that regulation of glucose metabolism of skeletal muscle may improve the impaired function of skeletal muscle in the heart failure. Therefore, glucose metabolism of skeletal muscle will be the target in the current study using heart failure model induced by aorta coarctation, in which the marks are ATP, lactic acid, glucose, glycogen, LDH and its isoenzyme, microRNAs/PI3K/PKB/GLUT-4 signaing pathway in the skeletal muscle. We will also explore the changes of the above marks when angiotensin II is fully blocked, PI3K and PKB partly blocked respectively using myoblast C2C12 of mouse skeletal muscle. Further study will be explored the intervention of Kanli granule on abnormal glucose metabolism of skeletal muscle during chronic heart failure and the relevant mechanism. The study will elucidate the mechanism of Kanli granule of treating heart failure, thus enrich and perfect TCM theory in this area.

前期我们发现验方坎离颗粒在改善心衰患者临床症状同时，还可显著改善心衰鼠血流动力学和耐力型运动能力，改善心肌能量代谢、增加骨骼肌葡萄糖含量、GLUT-4蛋白及基因表达，降低乳酸水平；进而提示通过干预骨骼肌糖代谢对改善心衰时骨骼肌功能受损有益。藉此，本研究以骨骼肌糖代谢为切入点，在体实验以腹主动脉缩窄致心衰模型为研究对象，主要对包括骨骼肌组织中ATP、乳酸、葡萄糖、糖原、LDH及其同功酶，microRNAs/PI3K/PKB/GLUT-4信号途径关键环节指标等进行观察；离体实验以小鼠骨骼肌成肌细胞C2C12为研究对象，观察在血管紧张素II完全阻断、PI3K和PKB部分阻断的糖代谢实验中上述指标的变化；进一步以坎离颗粒干预，研究该药对慢性心衰时骨骼肌糖代谢异常的改善作用及其效应环节。本研究将对阐明中药坎离颗粒干预慢性心衰新的作用机理，丰富和完善中医药治疗慢性心衰的作用机制有重要意义。

本项目在前期临床研究及国家自然科学基金项目（NO：30701135）“从骨骼肌损伤角度探讨坎离颗粒干预慢性心衰作用的机制研究”基础上发现本学科抗心衰验方坎离颗粒在有效改善慢性心衰患者临床症状同时，还可显著改善心衰鼠血流动力学和耐力型运动能力，改善心肌能量代谢、增加心衰鼠骨骼肌葡萄糖含量、降低乳酸水平、增加GLUT-4 蛋白及基因表达；进而提示通过干预骨骼肌糖代谢对改善心衰时骨骼肌功能受损有益。藉此，本研究分别采用在体实验模型--腹主动脉缩窄致压力负荷超载心衰模型和小鼠骨骼肌成肌细胞C2C12 为研究对象，主要对包括骨骼肌糖代谢及microRNAs/PI3K/PKB/GLUT-4 信号途径关键环节等指标进行观察；研究结果再次证实坎离颗粒对慢性心衰大鼠的血流动力学具有改善作用（降低左室舒张末期压和左室最大压力微分）；对心衰大鼠骨骼肌代谢，尤其是糖代谢指标如葡萄糖、乳酸，ATP 均存在有益影响（存在降低乳酸和升高葡萄糖趋势），对乳酸脱氢酶及其同工酶的作用不明显；对microRNAs/PI3K/PKB/GLUT4通路的主要关键环节如都存在影响，尤其是可显著上调GLUT-4的蛋白和基因表达，并且较PKB抑制剂和PI3K抑制剂效果更为显著。通过本结果我们认为坎离颗粒主要是通过上调GLUT-4的蛋白和基因表达进而改善了慢性心衰时骨骼肌的糖代谢，与microRNAs/PI3K/PKB/GLUT4通路中的其他环节无明显关联。本研究证实坎离颗粒在抗心衰作用的同时还在一定程度上改善了心衰时骨骼肌的能量代谢，为今后坎离颗粒的进一步研究提供了实验室线索；也为丰富和完善中医药治疗慢性心衰的作用机制提供了借鉴。