核受体LXRα/LXRβ差异性SUMO化修饰在心肌梗死后心肌组织重构中的关键作用

Oxidative stress and inflammation triggered cardiomyocyte apoptosis is an important pathophysiological mechanism of myocardial infarction (MI). And it is the main cause of heart failure and death in patients with MI. Inhibitory effect of LXR on the expression of NADPH oxidase and iNOS can significantly reduce reactive oxygen species generated and inhibit MI myocardial oxidative stress. However, the regulation mechanism of these key enzymes is still not clear. SUMO modification of transcription factors plays an important role in the trans-repressor genes expression regulation. Combined with the basis of preliminary studies, we speculate that the SUMOylation of LXR inhibiting of NADPH oxidase and iNOS expression is a key mechanism of their anti-oxidative stress activity. To confirm this hypothesis, we will use RNAi, Co-IP and ChIP to investigate SUMO modification and cross-SUMOylation of LXR, which in turn trans-repress the expression of NADPH oxidase and iNOS, inhibit oxidative stress and reduce apoptosis and remodeling in high glucose-treated cardiomyocyte in vitro and in vivo LXR and SUMO-KO MI mice model. Exploring this possible mechanism, we can provide new clues to clarify the role of oxidative stress in MI.

氧化应激和炎症触发心肌细胞凋亡是心梗后心肌重构重要病理生理机制，是导致心梗患者心力衰竭和死亡的主要原因。我们前期研究发现LXR的两种受体亚型的差异性SUMO修饰在抗缺血损伤中起不同作用，其中LXRα通过反式阻遏抑制炎症因子、氧化应激相关因子等基因的表达而在缺血再灌注损伤起保护作用。结合前期研究基础，我们推测SUMO化修饰LXR抑制氧化应激和炎症是减轻心肌重构的关键机制。为证实以上假说，本课题拟通过体外培养心肌细胞和在基因敲除心梗小鼠模型中，采用RNAi、Co-IP及ChIP等技术明确SUMO化修饰和调控LXR反式阻遏NADPH氧化酶和iNOS表达，从而抑制氧化应激、细胞凋亡与重构的作用并探讨其可能机制，为阐明心梗后心肌重构的机制提供新线索。

核受体翻译后修饰是核受体功能调控的重要机制，其中SUMO化修饰是一种新近发现的翻译后修饰。肝X受体两种亚型LXRα/β在不同的细胞中可由不同的SUMO蛋白修饰。申报者在前期的研究中发现，肝X受体这两种亚型在正常心肌均有表达，是心肌细胞中新的功能性核受体。在本项目研究中，我们重点探讨了急性心梗和重构中LXR不同亚型受体的调控作用以及SUMO化修饰调控LXR改善急性心梗和重构的作用和机制。研究结果表明：1). 急性心肌梗死的过程中，只有LXRα亚型选择性表达上调；LXRα，而不是LXRβ，是具有心肌保护作用的亚型。2).心肌组织中LXRα发生SUMO2/3化修饰，K326和K432是其SUMO化位点。3).急性心肌梗死的过程中，LXRα SUMO化水平显著上调。4). SUMO化修饰调控LXRα减少心肌梗死面积、抑制心肌细胞凋亡，从而改善心梗后心功能异常。5).LXRα SUMO化修饰后通过上调葡萄糖转运体4（GLUT4）表达增加葡萄糖摄取，进而激活葡萄糖代谢中的磷酸戊糖旁路（PPP），产生NADPH和还原型谷胱甘肽GSH等拮抗氧化/硝化应激的物质减轻心肌损伤，发挥心肌保护作用。6).调控去SUMO化修饰的SENP3蛋白酶等在急性心梗及心肌重构中具有重要作用。7). 与LXR功能上存在交叉对话的VDR等核受体在急性心梗及心肌重构发挥关键作用。综上，本研究确定SUMO化修饰调控LXRα发挥抗急性心梗损伤的作用。因此，筛选特异性干预LXRα SUMO水平的药物有望成为治疗缺血性心脏病新的干预靶点。