自噬在AMPK调控心肌肥厚中的作用

我们的研究表明AMPK可以通过调控能量代谢、蛋白质降解等作用发挥对心肌肥厚的抑制效应。目前的研究提示，AMPK可以激活自噬，发挥对缺血心肌的保护作用。自噬是应激状态下细胞启动的溶酶体依赖性降解机制，自噬的激活有可能在心肌肥厚的过程中起抑制作用，但自噬是否为AMPK抑制心肌肥厚的作用机制之一目前尚未见报道。我们假设，AMPK在肥大的心肌细胞中激活自噬，从而抑制心肌肥厚的进展。本研究拟在前期工作的基础上，在细胞实验中，通过腺病毒转染技术，过表达重组AMPK及沉默自噬相关基因，明确自噬在AMPK抑制心肌肥厚中的作用，并阐明AMPK调控自噬的具体分子机制。进而在动物实验中，观察AMPK在心肌肥厚不同阶段对自噬水平调控的时效特征和量效特征，明确AMPK调控自噬在心肌肥厚各阶段的具体效应及分子机制，旨在揭示自噬参与AMPK调控心肌肥厚的内在机制，为心肌肥厚的治疗提供新的依据。

心肌肥厚是各种心血管疾病死亡的独立危险因素，其持续存在导致心力衰竭的最终发生，自噬是心肌肥厚发生、发展的重要作用机制。研究表明，丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶AMPK可通过改善心肌细胞能量代谢调控心肌肥厚。近年研究发现，AMPK对自噬具有正性调控作用，然而目前尚无AMPK是否通过激活自噬调控心肌肥厚的相关报道。本研究发现，在苯肾上腺素（PE）诱导心肌细胞肥厚过程中，心肌细胞自噬呈抑制状态，表现为自噬活性指标（LC3B-II/LC3B-I、beclin-1及P62蛋白降解）的显著下降，而腺病毒转染过表达持续激活AMPK则促进自噬激活，并抑制PE诱导的心肌细胞肥厚（表现为心肌肥厚标记物ANP、BNP及心肌细胞面积的下降）；为进一步明确AMPK调控心肌肥厚的作用机制，本研究构建了主动脉缩窄（AB）诱导压力过负荷心肌肥厚模型。研究发现，在压力过负荷心肌肥厚模型中，自噬亦呈抑制状态，且AMPK活性的改变趋势与自噬一致。通过对小鼠皮下注射AICAR以特异性激活AMPK，我们发现AMPK激活可显著抑制压力过负荷诱导心肌肥厚并改善心功能，并明显促进心肌肥厚过程中的自噬激活。此外，本研究通过检测心肌细胞溶酶体功能以排除溶酶体功能障碍所致的自噬激活指标假阳性增加，结果表明AMPK激活并未影响溶酶体功能。为深入研究AMPK调控自噬的机制，本研究在心肌肥厚细胞及动物模型中检测了mTORC1及mTORC2分子信号通路改变，结果表明AMPK激活可显著抑制mTORC1活性，但并不影响mTORC2活性；而雷帕霉素（mTORC1抑制剂）则显著抑制了过表达持续激活AMPK对心肌细胞自噬的激活作用，提示AMPK通过抑制mTORC1活性进而激活心肌肥厚过程中的自噬。因此，本研究在细胞及动物水平证实AMPK通过抑制mTORC1信号通路激活自噬，进而抑制体内、体外心肌肥厚，为心肌肥厚作用机制的深入研究提供了新的理论依据，并为心肌肥厚调控机制的后续研究提供新的靶点。