AMPKα2在心力衰竭發(fā)展中通過對PINK1的磷酸化增加線粒體自噬和對損傷線粒體的清除.pdf

1、心肌線粒體功能受損是導(dǎo)致心肌功能不全的一個重要因素,但到目前為止，其具體機制還不十分明確。磷酸腺苷激活的蛋白激酶（AMPK）是高度保守的感受細胞內(nèi)能量變化的感受器,對細胞內(nèi) AMP／ATP比值的變化高度敏感,其活性主要受到細胞內(nèi) AMP／ATP比值的調(diào)節(jié)，而線粒體是調(diào)控能量生成的細胞器。由于 AMPK在能量代謝方面的重要性，本文就心衰中出現(xiàn)的線粒體功能受損與 AMPK之間的關(guān)系進行了研究。首先，我們利用電子顯微鏡檢查發(fā)現(xiàn)，在心衰病人的心

2、肌組織中線粒體結(jié)構(gòu)紊亂，線粒體自噬水平下降，同時伴隨著AMPKα1和AMPKα2激酶活性比例失調(diào)， AMPKα2表達下調(diào)：由正常的 AMPKα2占主導(dǎo)轉(zhuǎn)變成AMPKα1占主導(dǎo)。在小鼠主動脈縮窄（Transverse aortic constriction, TAC）誘導(dǎo)的心力衰竭動物模型中，分別利用AMPKα2的gain of function和loss of function手段證實，AMPKα2具有顯著抗心力衰竭作用，而這一保護作用

3、是通過改善線粒體自噬實現(xiàn)的。在原代小鼠心肌細胞心衰模型中，我們證實AMPKα2能夠激活PINK1-Parkin-SQSTM1通路，提高線粒體自噬水平；我們發(fā)現(xiàn)AMPKα2通過磷酸化PINK1的絲氨酸位點S284和S495，增強PINK1-Parkin-SQSTM1信號通路，使心衰中受損的線粒體自噬水平恢復(fù)，產(chǎn)生抵抗心衰作用。
　　本課題主要研究結(jié)果如下:
　　1.在心力衰竭病人的心肌組織進行的研究發(fā)現(xiàn)，心衰時 AMPKα1和

4、AMPKα2激酶活性比例失調(diào)，由正常的 AMPKα2占主導(dǎo)轉(zhuǎn)變成AMPKα1占主導(dǎo)； AMPKα2表達水平明顯下調(diào)，心肌線粒體自噬水平下降，線粒體結(jié)構(gòu)和功能紊亂；
　　2.在TAC誘導(dǎo)的小鼠心衰模型中，早期（5天，即肥厚階段）AMPKα1和 AMPKα2激酶活性均增加，心肌線粒體自噬水平上升；而在晚期（TAC后28天，即心力衰竭期），心肌線粒體自噬水平明顯下降，且 AMPKα1和 AMPKα2激酶活性比例出現(xiàn)失調(diào)，由正常的AMPK

5、α2占主導(dǎo)轉(zhuǎn)變成AMPKα1占主導(dǎo)；
　　3.在野生型C57BL/6小鼠，TAC模型28天誘導(dǎo)小鼠心力衰竭，出現(xiàn)心肌線粒體自噬水平下降，而利用rAAV9介導(dǎo)AMPKα2在心肌中特異性高表達AMPKα2，在改善小鼠心力衰竭的同時，提高了心肌自噬水平，包括線粒體自噬的增加，心肌線粒體功能得到改善，氧化應(yīng)激水平和心肌細胞凋亡降低；
　　4.在AMPKα2+/+小鼠短期TAC誘導(dǎo)（5天）的情況下，心肌線粒體自噬水平出現(xiàn)代償性的增加，

6、而在AMPKα2-/-小鼠中，心肌自噬水平降低，尤其是線粒體自噬下降更明顯，加速了 TAC誘導(dǎo)的心衰進程，從而使心衰加重；
　　5.在動物實驗中AMPKα2能有效地改善TAC所誘導(dǎo)的心力衰竭，同時心肌細胞實驗中，高表達AMPKα2能有效地改善PE所誘導(dǎo)的線粒體自噬減少，二者均是由于AMPKα2上調(diào)PINK1-Parkin-SQSTM1通路，逆轉(zhuǎn)心力衰竭中出現(xiàn)的線粒體自噬下降所致；
　　6.在PE誘導(dǎo)下，培養(yǎng)的心肌細胞高表達

7、AMPKα2能增加PINK1上絲氨酸位點 S284和 S495的磷酸化作用，從而激活了PINK1-Parkin-SQSTM1通路，使 Parkin在損傷線粒體上的招募增加，隨即進入泛素化過程被清除；而在PINK1上絲氨酸S284和S495位點被突變成丙氨酸后，AMPKα2對 PINK1的磷酸化減弱，心肌細胞線粒體自噬下降；
　　7.在PINK1上絲氨酸S284和S495位點被突變成谷氨酸后，高表達AMPKα2減輕線粒體氧化應(yīng)激的作

8、用也消失，心肌細胞線粒體功能出現(xiàn)紊亂；
　　8.二甲雙胍作為 AMPKα2激動劑能提高心肌細胞自噬水平、維持線粒體正常功能。
　　總之，本課題從人、動物和細胞水平，均證實心衰晚期心肌細胞出現(xiàn)線粒體自噬下降，功能紊亂的現(xiàn)象，而這一現(xiàn)象與心肌細胞中 AMPKα2活性的不足有關(guān)。通過基因水平和藥物高表達 AMPKα2，增加其活性，能夠激活 PINK1上絲氨酸 S284和 S495位點的磷酸化作用，從而增加PINK1-Parkin-