PGC1α对心肌缺血再灌注损伤的作用及其机制

目的:过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子1α(peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1 alpha,PGC1α)控制线粒体的生物发生,然而其在心血管疾病中的作用并不清楚.本研究旨在探究PGC1α对心肌缺血再灌注(ischemia reperfusion,I/R)损伤的作用及其机制.方法:通过结扎SD大鼠冠状动脉30 min后复灌2 h制作心肌I/R模型.采用氯化三苯四唑(triphenyl tetrazolium chloride,TTC)染色法测算心肌梗死面积,免疫组织化学和蛋白质印迹法检测心肌中PGC1α的表达.对大鼠心肌细胞H9C2进行缺氧/复氧(hypoxia/reoxygenation,H/R),敲低PGC1α或缺氧诱导因子1α(hypoxia-inducible factor 1α,HIF-1α)基因表达,上调PGC1α基因表达,加入二甲双胍等处理,采用蛋白质印迹法检测PGC1α,HIF-1α,p21,BAX和caspase-3的蛋白质表达水平;CCK-8检测细胞的活力;流式细胞仪检测细胞凋亡情况及线粒体超氧化物释放量;定量RT-PCR(RT-qPCR)检测PGC1α和HIF-1αmRNA表达水平;染色质免疫共沉淀(chromatin immunoprecipitation,ChIP)-qPCR和荧光素酶报告基因实验检测HIF-1α对PGC1α的转录调控作用.结果:大鼠梗死心肌中PGC1α的蛋白质表达水平上调.对H9C2细胞进行H/R处理后,细胞凋亡率上升(P<0.001),线粒体超氧化物释放量增加(P<0.001),PGC1α和凋亡相关基因(p21,BAX,caspase-3)的蛋白质表达水平均上调;而敲低PGC1α表达后,细胞凋亡率下降(P<0.01)、线粒体超氧化物释放量减少(P<0.001),凋亡相关基因的蛋白质表达水平均下调.HIF-1α结合在PGC1α的启动子区域.敲低HIF-1α抑制PGC1α的转录和蛋白质表达,细胞凋亡率下降(P<0.001),线粒体超氧化物释放减少(P<0.01);而上调PGC1α的表达逆转敲低HIF-1α导致的上述影响(均P<0.001).二甲双胍有效减少H/R导致的细胞凋亡(P=0.013),线粒体超氧化物的释放(P<0.001),HIF-1α,PGC1α以及凋亡相关基因的表达,恢复细胞活力(P<0.001),减少大鼠I/R导致的心肌梗死面积(P=0.003).结论:心肌I/R后,HIF-1α上调PGC1α的表达,导致ROS的产生增加,损伤心肌;二甲双胍可抑制HIF-1α在缺氧时的积累,有效保护心肌免受I/R损伤.