PKCβ1-CaMKII介导的内质网自噬在糖尿病心肌病导致心功能异常中的作用及其机制

Reversion of cardiac dysfunction in diabetic cardiomyopathy and delay of the progression of subsequent heart failure have been the major focus in the field. Recent studies have revealed the critical roles of protein kinase C(PKC) signaling pathway in the development of diabetic dysfunction in diabetic cardiomyopathy. Our previous studies showed that increased activation of PKCβ1 and cardiac autophagy were implicated in diabetic cardiomyopathy, and inhibition of PKCβ1-CaMKII signaling led to the down-regulation of cardiac autophagy including selective endoplasmic reticulum autophagy (ER-phagy). These results indicated that PKCβ1-CaMKII-mediated autophagy plays an important role in cardiac dysfunction.Therefore, we hypothesize that activation of PKCβ1-CaMKII signaling pathway positively regulates cardiac ER-phagy and facilitates the pathophysiological progression of diabetic myocardial dysfunction; blocking PKCβ1 signaling could attenuate or even reverse the diabetes-induced cardiac dysfunction. In this study, we aim to establish diabetic cardiomyopathy mouse model, high glucose cultured myocardial model, and to investigate the role of PKCβ1-CaMKII signaling pathway-induced cardiac ER-phagy in the development of diabetic myocardial dysfunction. The findings of this study will provide theoretical foundation for the application of PKCβ inhibitors in the clinical treatment of diabetic cardiomyopathy.

如何逆转糖尿病导致的心功能异常，延缓其向心力衰竭进展是目前糖尿病心肌病领域研究的热点之一。已有研究表明PKC-CaMKII信号通路与心力衰竭的病理过程密切相关。我们前期研究发现糖尿病心肌损害中伴有PKCβ1激活及心肌细胞自噬增加，而抑制PKCβ1活性可下调细胞自噬，同时前期研究也提示CaMKII与选择性内质网自噬相关，提示PKCβ1-CaMKII通过调节细胞自噬参与了心肌损伤的病理过程。我们假设糖尿病心肌病可激活PKCβ1-CaMKII信号通路，促进心肌细胞内质网自噬，导致心力衰竭进展；阻断PKCβ1信号通路则可延缓或逆转糖尿病心肌损伤的发生。课题组拟通过糖尿病心肌病小鼠及高糖培养的心肌细胞模型，采用选择性基因敲除，siRNA干扰等关键技术，从动物、细胞、分子三个层面阐述糖尿病心肌病过程中PKCβ1-CaMKII介导的内质网自噬，为临床应用PKCβ抑制剂干预糖尿病心肌病提供理论基础。

1、通过建立STZ诱导的糖尿病心肌病大鼠模型，用阿托伐他汀分别从糖尿病成模即刻（一级预防）和成模后3个月（二级预防）起进行药物干预，通过心脏超声、在体心脏功能检测等方法，首先从大体心脏结构和心功能水平观察他汀类药物治疗对糖尿病大鼠心功能异常的保护作用；2、利用阿托伐他汀干预的糖尿病大鼠模型，通过心肌细胞免疫组化，心肌细胞透射电镜观察心肌细胞形态、以及western-blot、PT-PCR等技术检测心肌细胞PKC、NF-κB、TNF-α、c-fos等相关蛋白及因子的表达水平，从心肌组织形态学及分子生物学水平等方面明确阿托伐他汀对糖尿病心肌病大鼠心肌肥大的改善和保护作用，并试图从PKC信号转导通路角度探讨其抑制甚至逆转糖尿病心肌病大鼠心肌肥大的具体机制；3、建立体外高糖培养的乳鼠心肌细胞模型，阿托伐他汀干预后，观察心肌细胞形态，测定心肌细胞内蛋白含量及蛋白合成水平变化，并检测PKC、NF-κB、TNF-α、c-fos等因子的表达水平，以及心肌细胞内钙稳态的调节机制等，进一步明确阿托伐他汀对高血糖导致的心肌细胞肥大的抑制作用，并对PKC/NF-κB/TNF-α/c-fos信号转导通路进行探讨。本研究的结果将有助于进一步认识他汀类药物早期干预在糖尿病心肌病治疗中的重要作用，并为推动下一步临床研究的开展打下良好基础。