阿霉素诱导充血性心力衰竭中心肌能量代谢的转录平衡调节：聚焦PPARα-PGC-1α信号轴

Emerging evidence indicates that the nuclear receptor PPARα and its cardiac-enriched coactivator protein, PGC-1α, play important roles in the transcriptional control of myocardial energy metabolism. Also, evidence has emerged that the activity of the PPAαR-PGC-1α complex is perturbed in several pathophysiologic conditions and that altered activity of this pathway may play a key role in cardiomyopathic remodeling. Preliminary studies in our laboratory showed that PPARα can control myocardial energy metabolism in ischemic, pressure overload induced heart failure on the level of the gene transcription regulation. However, the role of the PPARα-PGC -1α pathway in heart failure of non-ischemic mitochondrial damage dilated cardiomyopathy is still unclear. This study established doxorubicin-induced heart failure model, observing PPARα-PGC-1α signaling axis changes and myocardial energy metabolism changes. By activating or inhibiting PPARα-PGC-1α complex ,to observe the effects of the PPARα-PGC-1α axis in regulating mitochondrial energy metabolism and cardiac function in response to doxorubicin-induced heart failure.From molecular biology, cytology and in vivo experiments, to understand the role of the PPARα-PGC-1α transcriptional regulation in Doxorubicin-induced heart failure associated with energy metabolism.To explore new ideas for treatment of the dilated cardiomyopathy heart failure and prevention of doxorubicin myocardial toxicity.

近年研究证实，PPARα-PGC-1α信号轴是心肌能量代谢的关键通路。但各种病因所致心衰的心肌能量代谢变化及PPARα-PGC-1α活性突变是适应性或非适应性改变知之甚少。本室前期研究显示：缺血性、压力超负荷心肌心衰中PPARα可在基因转录水平对心肌能量代谢进行调节；而线粒体受损为主的非缺血扩张型心肌病心衰中，PPARα-PGC-1α通路的动态变化及对心肌能量代谢的调节作用和机理尚缺乏研究。本研究拟建立阿霉素诱导的扩心病充血性心力衰竭模型，了解PPARα-PGC-1α信号轴动态变化，及在不同时机通过正反两个方向平衡调节心肌能量代谢对心肌病理和血流动力学的影响，从分子生物学、细胞学及在体实验方面阐明阿霉素诱导的扩心病心衰进程中，PPARα-PGC-1α转录平衡调节对减轻心肌损伤、改善心力衰竭的作用及机理，为扩心病心力衰竭及阿霉素心肌毒性的防治开拓新的思路。

阿霉素（doxorubicin，DOX）是在临床上广泛应用于治疗多种恶性肿瘤，但是因对心肌的毒性作用，大大限制了这一抗肿瘤药物的应用，随其用量的增加而引起的慢性心脏毒性会导致不可逆的心肌损伤，最终可发生扩张性心肌病（dilated cardiomyopathy，DCM）及充血性心力衰竭。近年研究证实，PPARα-PGC-1α信号轴是心肌能量代谢的关键通路。而PPARα及PGC-1α对药物性心肌病中能量代谢的转录调控作用和机理尚缺乏研究。为贴近临床应用，本课题我们应用传统的药理学实验方法，建立阿霉素损伤H9c2心肌细胞离体模型及阿霉素诱导的扩心病充血性心力衰竭在体模型，分别用PPARα的特异性配体及抑制剂作用于DOX疗程的不同时期，观察激活或抑制病变心肌中PPARα对PGC-1α、P300等脂肪代谢和糖代谢靶基因的影响，同时观察心衰进展、心肌超微病理及能量代谢、糖、脂肪代谢改变情况。研究结果显示：在H9c2心肌细胞损伤离体模型中，与对照组相比，阿霉素干预组PPARα、PGC-1α及P300的表达，三磷酸腺苷的含量显著的降低(P<0.05)。PPARα抑制组加重上述反应，而激活PPARα后，显著提高了PPARα、PGC-1α及P300的表达，增加三磷酸腺苷的含量（P＜0.05）。在阿霉素诱导的扩张型心肌病模型中，进一步证实PPARα及PGC-1α蛋白在模型组中表达明显低于正常组（P<0.05），线粒体内高能磷酸盐含量和线粒体转运活性明显降低（P<0.05），心功能显著下降，血流动力学指标紊乱（P<0.05）；与模型组比较，PPARα抑制剂预处理2周后，可显著降低PPARα/PGC-1α表达，线粒体内高能磷酸盐含量及线粒体ANT转运活性显著降低（P<0.05），心功能恶化；而予PPARα激动剂预处理干预2周，上调PPARα/PGC-1α蛋白表达同时，虽然线粒体内高能磷酸盐含量未发现有显著变化(P>0.05)，但其可改善阿霉素心肌病大鼠线粒体ANT转运活性，超声心动图显示对心腔大小及心功能有改善作用。实验结果可望为扩张型心肌病心衰进程中能量代谢变化及转录调控的认识展示一个新的视野，为扩心病及阿霉素心肌毒性的防治开拓新的思路，提供新的潜在靶点。