我学者发现心肌缺血再灌注损伤新分子机制与干预策略

时间:2023-01-12 11:46来源:医师报 作者:衣晓峰

作为p53凋亡刺激蛋白(ASPP)家族成员之一,ASPP1能够在肿瘤细胞中通过与p53的结合而增强p53在细胞核中的转录激活能力,并促进细胞凋亡。然而ASPP1在心肌缺血再灌注(I/R)损伤中到底扮演何种“角色”尚不清楚。日前中国工程院院士、哈尔滨医科大学药理学院杨宝峰教授团队在国际著名《循环研究》杂志上刊发了一项最新成果,首次发现干扰两个细胞损伤蛋白p53和ASPP1的相互作用,进而提出了保护缺血再灌心肌细胞的新策略。

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心肌缺血再灌注损伤是指冠状动脉部分或完全急性梗阻后,通过治疗在一定时间内重新获得再通时,缺血的心肌虽然得以恢复正常的血流但反而加重了组织结构破坏,酿成细胞死亡,致使心肌梗死范围扩大,造成心脏功能的进一步损害,严重威胁心梗患者的生命安全人们研究发现,这种心血管内科常见的并发症与氧化应激、钙离子超负荷、炎症反应及高能磷酸化合物缺乏诸多复杂的病理生理过程有关联,而目前仍缺乏针对心肌再灌注损伤特异、高效的药物干预策略,亟需从分子机制的角度破解其奥秘,锁定新干预靶点,加快新药研制的进程。

在多项国家自然科学基金的资助下,杨宝峰院士及其团队成员潘振伟教授、吕延杰教授等人进行了潜心探索,首先发现p53ASPP1与心肌细胞损伤密切相关。在正常心脏中,这两个蛋白的表达量都非常低,当发生心肌缺血再灌注时,二者的蛋白含量会大量增多,并且从细胞浆运输进入细胞核而激发细胞死亡程序。研究人员通过基因操作特异性增加小鼠心脏ASPP1蛋白时,小鼠心肌缺血再灌注损伤明显加重,表现为心脏功能降低,心肌梗死面积增大,血液中心肌损伤标志物上调。

在实验过程中,研究人员发现一个新现象,当人为抑制其中一个蛋白的表达时,另一个蛋白向核内运输均受阻,细胞死亡减少。例如,抑制ASPP1蛋白时,p53蛋白进入心肌细胞核的含量降低;而抑制p53蛋白时,ASPP1也不能进入心肌细胞核;同时经检测发现双氧水刺激的心肌细胞死亡程度减轻。相反当增加其中一个蛋白的表达时,另一个蛋白向核内运输增多,细胞死亡,例如上调ASPP1蛋白表达时,p53蛋白进入细胞核的含量急剧扩增,双氧水刺激的心肌细胞死亡显著上升。此现象提示这两个蛋白需要在细胞浆中结合到一起,手拉手进入细胞核,然后激活心肌细胞死亡过程。

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上述新发现让研究人员非常兴奋,推测有可能是心肌保护药物研发的新突破口。为了进一步明确这一科学发现的应用潜力,研究人员设计了一段能够阻止p53和ASPP1两个蛋白相互结合的蛋白分子,结果发现这个新设计的分子能够显著抑制p53和ASPP1蛋白在细胞浆的结合与细胞核运输,并且减轻心肌细胞损伤。当向培养的心肌细胞中过表达这个新蛋白分子后,双氧水刺激的心肌细胞死亡显著减少。

这项发现提示,干预p53和ASPP1蛋白相互作用是心肌保护药物研发的新策略。然而,心肌保护药物的研发面临巨大困难,研究人员多年的尝试均以失败告终。导致药物研发失败的原因很多,比如:基础研究应用动物模型开展,与人类疾病有很大差异,由此使基础研究的发现无法在临床观察中重复;临床研究入选病例复杂多样,对药物效果产生干扰;蛋白分子的种属差异也是干扰临床效果的重要原因,动物中有效的分子在人类疾病中不一定有相同效果;对心肌保护时机选择,临床研究很难像动物实验中进行预先给药。

据了解,杨宝峰院士团队接下来将在大动物模型中进一步验证干扰p53和ASPP1互作策略对心肌缺血再灌注损伤治疗的潜力,进一步夯实该方案作为临床上心肌保护药物研发新策略的基础;同时,还将进一步优化影响p53和ASPP1相互作用的蛋白分子,并与药物化学等学科合作,设计合成抑制二者结合的新化合物,旨在最终研发出适用于临床的新型心肌保护药物

哈尔滨医科大学杨宝峰院士、潘振伟教授、吕延杰教授为本文通讯作者;杨莹博士、张洋副研究员为本文共同第一作者。衣晓峰)


责任编辑:王璐
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