SGs/G3BP1在心房颤动氧化应激中的保护作用及机制研究

Stress granules (SGs) is a kind of structure associated with stress which can protect cells from injure during stress. G3BP1 is critical for SGs assembling and antioxidative effects. We demonstrated for the first time that SGs and G3BP1 were induced in HL-1 atrial cells when they were paced and oxidative stimulated. Thus, SGs/G3BP1 are supposed as a protective factor against atrial structural and electrical remodeling by promoting the expression of protective genes related to stress,inhibiting ROS accumulation and preventing Ca2+ overloading,and therefore reduce atrial fibrillation(AF)incidence and persistence.To validate the hypothesis, we will investigate the followings:①SGs/G3BP1 will protect atrial cells from electrical and structural remodeling by promoting the expression of protective genes related to stress and inhibiting oxidative stress in paced HL-1 atrial cells; ②SGs/G3BP1 will prevent fibrosis by inhibiting fibroblasts activation during oxidative stress in atrial fibroblast cells;③In dogs with AF, SGs/G3BP1 could inhibit oxidative stress, prevent atrial structural and electrical remodeling and reduce AF incidence and persistence.This investigation will clarify whether SGs/G3BP1 have protective effects in AF process, as well as clarify the possible mechanisms of these protective effects. Thus, we will provide novelty means to prevent and treat AF in the future.

应激颗粒(SGs)是新发现的应激相关结构，在应激适应中起保护作用。G3BP1是SGs装配和抗氧化的关键蛋白。我们首次发现，房颤氧化应激能诱导SGs产生并表达G3BP1。因此提出假设："SGs/G3BP1在房颤氧化应激中起保护作用，通过促进应激保护性基因转录和翻译，降低ROS和Ca2+超载，防止心房电和结构重构，减少房颤发生和持续"。为验证假说，本课题将：①在HL-1房颤细胞模型上研究，SGs/G3BP1能促进应激保护性蛋白表达，减轻氧化应激，防止心房细胞电和结构重构；②在心房成纤维细胞中研究，SGs/G3BP1能抑制氧化应激诱导的成纤维细胞激活，防止心房纤维化；③在房颤犬模型上研究，SGs/G3BP1能抑制氧化应激，防止心房电和结构重构，减少房颤发生和持续。本课题将阐明SGs/G3BP1能否在房颤中起保护作用及相关机制，为房颤防治提供新的研究方向和治疗靶点。

房颤是临床上最常见的心律失常之一，其发生和维持的主要机制是心房发生电和结构重构，其中氧化应激和心房纤维化是引起房颤电和结构重构的两个最重要原因。应激颗粒（SGs）是新发现的应激相关结构，在应激适应中起保护作用。G3BP1是SGs装配和抗氧化的关键蛋白。本课题组通过体外培养并快速起搏HL-1 细胞，建立房颤细胞模型，并通过G3BP1基因过表达，促进SGs形成，研究其在房颤重构中的作用；体外培养乳鼠心房成纤维细胞，研究SGs对心房纤维化的作用；并在心房快速起搏慢性房颤犬模型上，观察G3BP1基因过表达，促进SGs形成对心房电、结构重构和房颤发生的作用。为了明确SGs作用机制在细胞水平和动物水平鉴定了房颤SGs的成分。. 本研究得出以下重要结果：① 我们首次发现快速起搏的小鼠心肌细胞和HL-1心房细胞中存在低水平的SGs，而且SGs只存在于部分细胞。在含有SGs的房颤细胞中嘌呤霉素掺入的水平显着降低（P <0.01），蛋白合成受到抑制，但是整体蛋白质合成并不会受到抑制；②G3BP1过表达能促进SG形成，抑制快速起搏诱导的ROS水平升高，并减轻HL-1细胞的钙超载（均P <0.05）；③ G3BP1过表达抑制了心肌成纤维细胞增殖（P <0.05），并降低血管紧张素II刺激的心肌成纤维细胞中胶原蛋白I和纤连蛋白-1的蛋白表达水平（均P <0.05）；④在房颤犬模型上，G3BP1过表达能显著降低心房快速起搏引起的左心房扩大，降低房颤诱发率（P <0.01）和房颤持续时间（DAF，P <0.01），延长心房有效不应期（AERP，P <0.05），但对心房传导时间无影响；⑤ G3BP1过表达能促进SGs形成，减少ROS形成，并降低HSP27蛋白表达，拮抗氧化应激，在房颤中起保护作用；⑥ 在房颤的细胞模型和动物模型上证实，HSBP1被募集到SGs中，而USP10、HSP27、HSP70、HUR、Sesn2没有被募集到房颤应激颗粒中，但是房颤中低水平的SGs和HSBP1如何参与房颤的病理生理过程尚不清楚。本研究将为房颤防治提供新的研究方向和治疗靶点。