外源性硫化氢（H2S）恢复老龄化大鼠心肌缺血后适应保护作用的机制研究

The mechanism of ischemic postconditioning (PC) is not only very important but also endogenous for the protection of ischemic myocardium. However, the effects of aging myocardium whose specific mechanisms that are diminished or disappeared on the PC are still unclear. Recently, the extensive biological function of Hydrogen sulfide (H2S) (including anti-aging effect) has been elucidated. It is reported that, H2S in aging myocardium was reducing and the capacity of autophagy was inhibited at the same time. On the other hand, we also found that exogenous H2S exhibited the protective effects on myocardial ischemia and reperfusion injury (IRI). So far, H2S in aging ischemic myocardial function has not been reported. Interestingly, we found that H2S inhibited cell aging; The protection of PC on aging ischemic myocardium was disappeared and the exogenous H2S improved the protective effects of PC in our preliminary experiments. So we hypothesized that exogenous H2S might improve the protective effects of PC on aging ischemic myocardium through inducing autophagy and inhibiting mitochondrial permeability transition pore opening. To confirm that, we will study the effects of exogenous H2S on autophagy, mitochondrial injury, apoptosis and related signaling pathways in multiple of aspects, such as organ, cellular and molecular levels by molecular biology, laser scanning confocal, siRNA, flow cytometry technology ect. in both of the PC models of animals and cell. With a new insight, we will further demonstrate that molecular mechanisms of H2S restorating the protective effects of PC on aging ischemic myocardium and this will provide new targets for the prevention and treatment of the aging myocardial IRI.

缺血后适应（PC）是缺血心肌保护的重要内源性机制，但老龄心肌对PC刺激减敏，机制不详。硫化氢（H2S）具有广泛生物学功能（包括抗衰老作用）。文献报道，老龄心肌H2S减少且自噬能力降低，外源性H2S对心肌缺血/再灌注损伤（IRI）具有保护作用。但是，H2S在老龄缺血心肌的作用，迄今未见报道。我们在预实验中发现：H2S可抑制细胞老龄化；PC在老龄大鼠未产生心肌保护作用，外源性H2S可恢复之。据此，我们推测"外源性H2S可通过诱导自噬和抑制线粒体通透转运孔开放恢复PC对老龄心肌的保护作用"。为验证该假说，我们将复制动物和细胞PC模型，采用分子生物学、激光共聚焦、siRNA、流式细胞仪等技术，从器官、细胞及分子水平上探讨外源性H2S对自噬、线粒体损伤、细胞凋亡及相关信号传导通路的影响。本课题将从新的视觉进一步阐明H2S恢复老龄心肌PC保护作用的分子机制，并为老龄心肌IRI的防治提供新靶点。

缺血后适应（PC）是缺血心肌保护的重要内源性机制，但老龄心肌对 PC 刺激减敏，机制不详。硫化氢（H2S）具有广泛生物学功能（包括抗衰老作用）。文献报道，老龄心肌 H2S 减少且自噬能力降低，外源性 H2S 对心肌缺血/再灌注损伤（IRI）具有保护作用。但是，H2S 在老龄缺血心肌的作用，迄今未见报道。本次研究中，我们复制老龄动物和衰老心肌细胞 PC 模型，采用分子生物学、激光共聚焦、siRNA、流式细胞仪等技术，从器官、细胞及分子水平上探讨外源性 H2S 对自噬、线粒体损伤、细胞凋亡及相关信号传导通路的影响。. 本课题首次发现或证实：（1）与青年大鼠心肌比较，PC 丧失了对老龄大鼠心肌 IRI 的保护作用，外源性 H2S 通过调控MAPK通路恢复 PC 对老龄大鼠心肌的保护作用；（2）外源性 H2S 通过下调氧化应激和上调 PI3K-Akt-GSK-3β 通路恢复 PC 对老龄大鼠心肌的保护作用；（3）外源性 H2S 通过激活ERK1/2-GSK-3β、PI3K-Akt-GSK-3β 和 PKC-ε-mitoKATP通路抑制mPTP 开放恢复 PC 对衰老心肌细胞的保护作用；（4）外源性 H2S 通过下调NF-κB 和JAK2-STAT3通路减少ROS 的产生恢复 PC 对衰老心肌细胞的保护作用；（5）外源性 H2S 通过激活AMPK-mTOR通路增加自噬恢复 PC 对老龄大鼠心肌细胞的保护作用；（6）外源性 H2S 通过下调PERK-eIF2α-ATF4、IRE1α-XBP1和ATF6-XBP1通路抑制内质网应激恢复 PC 对衰老心肌细胞的保护作用。这些研究成果从新的视觉进一步阐明H2S 恢复老龄心肌PC保护作用的分子机制，并为老龄心肌IRI 的防治提供新思路和新靶点。. 迄今，我们如期完成了课题，在国内外核心期刊已发表署名本课题资助的研究论文 13 篇，其中 SCI 收录论文 9 篇，国内核心期刊论文 4 篇；待发表 SCI 收录论文 1 篇，国内核心期刊论文 2 篇。参加本领域国内外著名学术会议 6 次，其中专题报告 2 次，获优秀壁报奖 3 次，发表会议论文 5 篇。在项目执行期间（2013-2016），课题主持人李鸿珠教授中标黑龙江省自然科学基金项目（归国留学基金） 1 项和黑龙江省教育厅课题 1 项。培养硕士研究生 3 名。