蛋白O-GlcNAc修饰介导缺血预处理心肌保护作用的机制研究

Ischemic preconditioning (IPC) enhances O-linked -N-acetylglucosamine (O-GlcNAc) levels, and elevation of O-GlcNAc levels is reported to induce cardioprotection. The mechanisms of the augmentation of O-GlcNAc levels by IPC and how O-GlcNAc modification produces cardioprotection remain to be elucidated. PI3K/Akt signaling, which is a key component of cardioprotective signal transduction pathway, is reportedly modulated by O-GlcNAc modification. This study intends to observe the role of oxygen radicals and intracellular Ca2+ in IPC-induced O-GlcNAc modification. Furthermore, some drugs, gene transfection and RNA interference will be employed to investigate the effect of different level of O-GlcNAc modification on Akt phosphorylation, Akt activity and PI3K/Akt-mediated cardioprotection. All the efforts intend to pave the way for the protection against related cardiovascular diseases.

缺血预处理（IPC）可引起细胞内蛋白氧联氮-乙酰氨基葡萄糖（O-GlcNAc）修饰的增加，后者可介导心肌保护作用的产生，关于IPC诱导O-GlcNAc修饰的机制以及O-GlcNAc进一步介导产生心肌保护作用的机制尚不完全清楚。研究表明，肝细胞内蛋白O-GlcNAc修饰对胰岛素信号通路中的PI3K/Akt信号系统具有调控作用，而PI3K/Akt信号系统同样也是心肌保护作用细胞内信号转导的重要组成部分。本项目拟观察氧自由基和钙信号在IPC诱导O-GlcNAc修饰中的作用，并进一步以O-GlcNAc修饰对PI3K/Akt信号系统的调控作用为切入点，通过采用相关工具药物、基因转染、RNA干扰等技术，观察不同水平的O-GlcNAc修饰对Akt磷酸化水平、Akt活性以及PI3K/Akt信号介导的心肌保护作用的影响，明确O-GlcNAc修饰在IPC心肌保护中的作用，为临床相关心血管疾病防治提供新思路

缺血预处理（IPC）可增加细胞内蛋白氧联氮-乙酰氨基葡萄糖（O-GlcNAc）修饰水平，而O-GlcNAc修饰水平升高可以增强心肌对抗缺血/再灌注损伤的能力。然而，关于IPC诱导蛋白O-GlcNAc修饰的机制，目前尚未明确。.（1）.O-GlcNAc修饰在缺血预处理心肌保护中的作用.采用离体灌注的大鼠心脏为研究模型，分为5组：对照组，β-N-乙酰氨基葡萄糖转移酶抑制剂TT04对照组，IPC组，IPC +TT04组，β-N-乙酰氨基葡萄糖酶抑制剂PUGNAc处理组。结果显示：与对照组比较，IPC组左室功能显著改善，LDH释放显著降低，心肌梗死面积显著缩小，心肌细胞蛋白O-GlcNAc修饰水平较对照组显著升高；与IPC组比较，TT04+IPC组左室功能显著降低，LDH释放显著增加，心肌梗死面积显著增大，心肌细胞蛋白O-GlcNAc修饰水平较对照组显著降低；与对照组比较，PUGNAc处理组左室功能显著改善，LDH释放显著降低，心肌梗死面积显著缩小，心肌细胞蛋白O-GlcNAc修饰水平较对照组显著升高。上述结果提示：蛋白O-GlcNAc修饰是IPC对抗I/R损伤心肌保护作用的一个重要机制。.（2）.氧自由基在缺血预处理诱导蛋白O-GlcNAc修饰中的作用.采用离体灌注的大鼠心脏为研究模型，分为4组：对照组，IPC组，IPC+超氧化物歧化酶/过氧化氢酶（SOD/C）组，嘌呤/黄嘌呤氧化酶（P/XO）组。结果显示：与IPC组比较，IPC+ SOD/C组左室功能显著降低，LDH释放显著增加，心肌梗死面积显著增大，心肌细胞蛋白O-GlcNAc修饰水平较对照组显著降低；与对照组比较，P/XO组左室功能显著改善，LDH释放显著降低，心肌梗死面积显著缩小，心肌细胞蛋白O-GlcNAc修饰水平较对照组显著升高。上述结果提示：IPC过程中氧自由基的形成参与IPC上调蛋白O-GlcNAc修饰水平。.（3）.钙信号在缺血预处理诱导蛋白O-GlcNAc修饰中的作用.采用离体灌注的大鼠心脏为研究模型，分为3组：对照组，IPC组，IPC+钠钙交换体抑制剂SN-6组。结果显示：与IPC组比较，IPC+ SN组左室功能显著降低，LDH释放显著增加，心肌梗死面积显著增大，心肌细胞蛋白O-GlcNAc修饰水平较对照组显著降低。上述结果提示：IPC过程中细胞内钙离子参与IPC上调蛋白O-GlcNAc修饰水平。