花生四酸12脂加氧酶的药理抑制可改善心肌缺血再灌注损伤

2021年9月17日,武汉大学基础医学院Hongliang Li团队在《Cell Metabolism》上发表题为“Pharmacological inhibition of arachidonate 12-lipoxygenase ameliorates myocardial ischemiareperfusion injury in multiple species”的文章。该研究表明花生四烯酸 12-脂肪氧化酶(ALOX12)是心肌缺血再灌注(MIR)后心脏中一种新型的AMPK上游调节剂,可作为治疗心肌再灌注损伤的保守治疗靶点。

在这篇文章中,云克隆ELISA试剂盒【肌钙蛋白T(TNT)检测试剂盒(酶联免疫吸附试验法),SEB820Hu、SEB820Mu、SEB820-Si;心肌肌钙蛋白I(cTnI)检测试剂盒(酶联免疫吸附试验法),SEA478Mu、SEA478Po;心肌肌钙蛋白T(TNNT2)检测试剂盒(酶联免疫吸附试验法),SED232Po;白介素1β(IL1b)检测试剂盒(酶联免疫吸附试验法),SEA563Si;单核细胞趋化蛋白1(MCP1)检测试剂盒(酶联免疫吸附试验法),SEA087Si】受到科研工作者的认可,荣登优秀国际期刊。

血运重建治疗已成为治疗急性心肌梗死(MI)患者的标准程序。然而,这种血运重建过程中的缺血再灌注(IR)损伤会导致额外的心肌细胞死亡和对心肌的永久性结构损伤。尽管通过经皮冠状动脉介入治疗(PCI)或溶栓治疗及时和全面血运重建,但MI后1年死亡率仍为7%,其中高达22%的人会发展为心力衰竭。到目前为止,还没有针对IR损伤开发出药物干预措施,因此,它仍然是一个主要的未满足的临床需求。

首先,为了确定再灌注损伤的基本调节因子,作者在血运重建前后对个体血浆进行了代谢组学分析,并确定血运重建后ALOX12依赖性12-HETE的显著积累。进一步对ALOX12免疫沉淀复合物进行了免疫沉淀质谱,并鉴定了相互作用蛋白中的去泛素化酶,发现只有USP10增加ALOX12蛋白表达。USP10以剂量依赖性方式增加ALOX12表达,而USP10敲低在很大程度上消除了心肌细胞中缺氧复氧诱导的ALOX12上调。

其次,为了直接评估ALOX12在MIR诱导的损伤中的潜在致病作用,作者对ALOX12-null (ALOX12-KO)小鼠进行1小时缺血后再灌注。与WT组相比,ALOX12-KO小鼠的心脏功能显着保留。为了进一步证明ALOX12在MIR期间心肌细胞中的细胞自主作用,作者生成了心肌细胞特异性ALOX12转基因小鼠,导致心脏中ALOX12表达升高以及血清和心脏组织中12-HETE水平升高。ALOX12过表达进一步加剧MIR后小鼠心肌功能障碍、梗死面积、炎症细胞浸润、细胞死亡和纤维化。考虑到 ALOX12在MIR 诱导的损伤中的关键作用,作者探讨对ALOX12的药理学抑制在保护再灌注诱导的心脏损伤方面的作用。与对照组相比,ML355(ALOX12 特异性抑制剂)治疗MIR小鼠、猪和猴发挥显著的心脏保护作用,并未在ALOX12 -KO小鼠中赋予任何额外的心脏保护作用。

最后,作者研究了ALOX12影响的心肌再灌注损伤的潜在机制,发现AMPK信号与ALOX12中断或过度表达的相关性最高。AMPK活性因ALOX12缺失而显著增加,但在完整心脏和原代心肌细胞中因ALOX12过表达而减弱。更重要的是,敲除ALOX12对心脏功能障碍、炎症反应、细胞死亡和再灌注后纤维化的改善作用在很大程度上被AMPKα2(AMPK的主要亚基)消融逆转。此外,当 AMPKα2耗尽时,ML355没有表现出进一步的心脏保护作用。进一步分析显示,ALOX12通过NEDD4介导的TAK1降解抑制AMPK,而ML355通过破坏ALOX12与TAK1-AMPK信号复合物的相互作用发挥作用。总之,该研究表明ALOX12的早期诱导是MIR损伤的一种高度保守的分子和代谢启动剂和强有力的驱动因素。ALOX12对AMPK活性的非酶促抑制作用极大地促进了其对再灌注后损伤和重塑的有效影响。因此,ALOX12介导的代谢和信号调节抑制剂可能是预防MIR相关损伤的潜在治疗方法。

心血管系统是以心脏以及血管系统为主体,构成运输血液的系统,心血管活动能在机体的神经和体液调解下,改变心排血量和外周阻力,协调各器官组织之间的血流分配,以满足各器官组织对血流量的需要。心脏和血管的形成、发育以及对损伤的修复、衰老都受多个系统公共调节,一旦这些调节系统出现混乱,势必会造成心脏和血管细胞代谢紊乱,造成包括心血管疾病的发生。据现在的研究表明,与心血管相关的信号通路有很多,常见的通路大致有以下几条:1、eNOS/NO信号通路:一氧化氮(nitric oxide, NO)作为一种信号分子,在生理活动具有血压调节、血管张力维持、免疫系统调控等作用,其在心血管系统中发挥重要作用。NO产生异常是多种心血管疾病的诱因。内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase, eNOS)作为诱导合成NO的限速酶,起到主要调控作用。2、Hippo-YAP信号通路:细胞增殖和凋亡过程中起重要调控作用, 核心成员包括YAP等蛋白;3、IL-33/ST2信号通路:可溶性ST2蛋白(sST2)是IL-1受体家族的成员,可阻断IL-33抗心肌细胞肥大和心肌纤维化的作用,导致心肌重构。4、mTOR信号通路:mTOR激酶对于发育时期及出生后时期心肌细胞的内稳态及生长具有重要的调节作用。5、NOTCH信号通路;Notch信号的传递可在多种过程中发挥调节作用,例如血管发生、肌发生、神经生成和发生及造血,并且决定不同组织中各种细胞类型的生长、分化和存活。