外源性磷酸肌酸通过AMPK在心力衰竭中调节能量重构机制的研究

AMPK plays an important role in energy reconstruction during heart failure, and the lack of high-energy phosphate material such as ATP, ADP, AMP, CP is a direct impact on cardiac energy production and use, and result in impaired cardiac structure and function. In this study, we will use left ventricular ejection fraction, left ventricular pressure curve and other comprehensive measures cardiac systolic and diastolic function, in order to accurately determine different development stage of heart failure, with HPLC to measure heart CP and ATP, ADP, AMP, the changes of energy metabolism index characteristics. We will use Western blot, immunofluorescence to test AMPK protein expression and phosphorylation activity. We will apply exogenous creatine phosphate to the heart and measure the heart energy status and the protective effects of cardiac function. And then we will apply exogenous creatine phosphate to AMPK activity inhibited transgenic mice to validate that creatine phosphate play a protective role by activation of AMPK. This study will provides the accurate quantitative basis and new way for optimization of the clinical effect of myocardial energy metabolism drugs.

AMPK在心力衰竭的心脏能量重构中发挥重要作用，而ATP、ADP、AMP、CP等高能磷酸物质的缺乏直接影响心脏能量的产生和利用，并导致心脏结构和功能受损。本研究拟应用左室射血分数、左心室压力曲线等指标全面衡量心脏收缩和舒张功能，以准确判断心力衰竭的不同发展阶段，以HPLC测量心脏CP、ATP、ADP、AMP等能量代谢指标的变化特征，Western-blot、免疫荧光法检测AMPK蛋白表达及磷酸化活性及ROS活性等心肌细胞内环境的改变，研究外源性的磷酸肌酸对心脏能量、心脏结构、心脏功能的保护作用，并应用AMPK活性抑制的转基因模型验证磷酸肌酸通过激活AMPK而发挥心脏保护作用。为临床上心力衰竭的药物治疗提供新的依据和途径。

背景：心力衰竭是一个复杂的病理过程，多种机制参与其中，其发展过程中心脏结构心脏功能、心脏能量三者密不可分，心脏的各种原发疾病导致心脏结构的改变，包括肥厚、梗死、纤维化、炎症等引起心脏泵血功能相对或绝对的不足，导致心脏能量生成障碍，而能量的不足进一步加重心脏泵血功能及心肌细胞各种生理功能的减退，功能的减退进一步刺激体液因子的分泌，导致心脏超微结构损伤。三者互相影响，并形成了一个恶性循环使心力衰竭进行性加重。.主要研究内容：本研究首先建立缺血性心脏病大鼠动物模型,每周应用超声心动图测量大鼠心功能,选择左室射血分数60%以上,50%-55%, 45%-49%,40%以下大鼠分为4组;然后各组分别进行离体心脏灌注,血流动力学稳定后，液氮保存心脏，取左室心肌组织行Western-blot等检查。.重要结果及：1.一般情况：假手术组大鼠反应灵敏，进饮食正常。心力衰竭组大鼠活动量逐渐减少，精神疲惫，术后4周可见呼吸急促，甚至憋喘貌，体重减轻。术后8周时体重明显低于假手术组和磷酸肌酸组。磷酸肌酸组大鼠的活动量、体重及精神状况明显好于对照组。 2.超声心动图检测大鼠心脏功能：各组大鼠比较左室射血分数（EF%），对照组小于磷酸肌酸组，磷酸肌酸组小于假手术组； 差异有统计学意义( P＜0.05)；3.大鼠心肌细胞形态的观察：假手术组大鼠的心肌细胞排列较整齐，且横纹清晰。对照组大鼠心肌细胞形态极不规整，大量纤维组织增生。磷酸肌酸组：与假手术组相比，大鼠心肌细胞排列紊乱，有纤维组织增生；与对照相比，大鼠心肌细胞排列整齐，纤维增生程度明显减轻。4.大鼠心肌组织内Bax表达的检测：与假手术组相比，对照组及磷酸肌酸组大鼠心肌组织Bax蛋白含量明显增多，差异显著（P＜0.01）；与对照组相比，磷酸肌酸组大鼠心肌组织蛋白表达明显降低（P＜0.05）。.科学意义：缺血性心力衰竭的发展过程中心脏结构、心脏功能、心脏能量三者的病理改变密不可分，心脏缺血导致心脏结构的改变，心肌的梗死、纤维化、炎症等引起心脏泵血功能不足，导致心脏能量生成障碍，而能量的不足进一步加重心脏泵血功能及心肌细胞各种生理功能的减退。三者形成了一个恶性循环使心力衰竭进行性加重。磷酸肌酸能够有效改善缺血性心力衰竭大鼠的心肌重塑，提高左室射血分数等心功能指标，对心肌具有明显的保护作用。磷酸肌酸下调凋亡蛋白Bax的表达，改善心脏功能。