[01529921]养心通脉有效部位方干预缺血再灌注损伤心肌细胞线粒体的脂质组学研究

一、课题来源与背景 近年来,急性心肌梗死（acutemyocardialinfarction,AMI）病死率逐年增高。最新欧洲心脏临床流行病学调查显示欧洲每年有4 万人死于心血管病;美国每年有90 万人患AMI,其中22.5 万人死亡。《中国心血管疾病报告2018》显示：城市地区缺血性心脏病的患病率为15.9%,农村地区为4.8%,2013 年城市居民冠心病死亡率为100.86/10 万,农村居民为98.68/10 万。世界卫生组织“全球疾病负担研究”的统计数字预示,到2020 年中国每年因心血管疾病死亡的人数将有可能达到400 万。随着血管再通方法的迅速发展和推广,急诊溶栓、经皮冠状动脉腔内成形术、冠状动脉内支架植入术等已成为治疗缺血性心脏病的重要手段。但是,心肌缺血再灌注损伤却成为当今AMI 患者不能实现缺血心肌“有效再灌注”的主要原因和障碍,阻碍了缺血心肌从再灌注治疗中获得最佳疗效。如何有效防治MIRI 是近年临床和科研的研究热点。 二、研究目的与意义 MIRI 是一个多因素、多步骤的复杂病理过程,其中线粒体损伤是其重要的病理环节。线粒体是由高度特化的双层磷脂膜构成的半自主性细胞器,蛋白相对磷脂的比例约为3：1。线粒体磷脂膜的外在蛋白以非共价键结合在固有蛋白的外端上,或通过一个或几个疏水的α-螺旋结合在磷脂分子的亲水头上,如载体、特异受体、酶、表面抗原等。线粒体膜脂蛋白不仅仅是组成生物膜的基础物质,具有重要的保护作用,而且作为重要的生物信号接受位点,参与大量的生命活动。尤其是脂质膜受到生物或非生物威胁时,各种磷脂、糖脂及其相关的脂水解酶和合成酶能做出快速的信号感应,改变脂代谢物的积累,产生相应的脂信号分子调控整个信号过程。MIRI 时所释放的损伤因子对线粒体产生破坏,促使线粒体变形、破损、基质外流,导致线粒体通透性转换孔的开放增多、电子传递链复合物活性降低、ATP 产量减少,mtDNA 受损,蛋白调控异常等及相关凋亡蛋白的释放,心肌缺血再灌注期间线粒体起始的细胞调亡及坏死是细胞死亡的主要因素。因此从系统生物学的理念出发、借助生物信息学和网络药理学的研究方法来寻找MIRI 病理生理过程及药物干预过程中差异的脂质和蛋白,分析其生物学特性、相互作用、参与的信号转导通路等对于阐释病理生理及药物作用机制具有重要的意义。 三、主要论点与论据 本项目的研究内容是通过对养心通脉有效部位方干预大鼠MIRI 损伤线粒体的脂质组学质谱分析结合生物信息学、网络药理学分析及真实世界的分子生物学验证,在线粒体水平探讨apr-YTF 干预心肌缺血再灌注损伤的作用机制。本项目分为三部分研究内容完成：研究内容Ⅰ：养心通脉有效部位方干预大鼠心肌缺血再灌注损伤的线粒体脂质组学研究。研究内容Ⅱ：养心通脉有效部位方干预大鼠心肌缺血再灌注损伤的线粒体蛋白质组学、脂质组学的生物信息学分析及养心通脉有效部位方的网络药理学分析。研究内容Ⅲ：养心通脉有效部位方干预大鼠心肌缺血再灌注损伤的线粒体预测靶点,相互作用的蛋白、脂质及信号转导通路的生物学验证。 四、创见与创新 在本项目中,本课题组前期研究发现养心通脉有效部位方（apr-YTF）能有效保护缺血心肌的线粒体,但其作用靶点和通路尚不清楚。本项目首先根据apr-YTF中单体成分结构采用网络药理学方法在Discovry Studio数据库中分析其潜在的药物靶点;然后建立大鼠MIRI模型给予apr-YTF干预,分别运用UPLC-Q/TOF MS、iTRAQ技术分析心肌细胞线粒体中的脂质谱和脂蛋白质谱变化;根据预测的药物靶点和差异的脂质、蛋白,采用生物信息学方法在GO、KEGG、VISANT、Signaling Gateway、String、Met Pa、HMDB数据库中进行分子功能注释、聚类,信号转导通路、代谢通路等分析并进行分子生物学验证;揭示apr-YTF作用靶点及信号通路的网络拓扑结构,从整体水平系统阐释apr-YTF“多成分多靶点多通路”的机制。 五、历年获奖情况 2019年获得广西科学技术进步三等奖1项、2020年广西卫生适宜技术三等奖1项。 六、存在问题 本研究项目前期通过生物大数据预测了较多的信号通络,由于经费和时间的原因,未能对所有预测的结果逐一进行生物学验证,本研究结合课题组前期研究结果,根据相关性和重要性仅对主要的预测结果进行了验证。本课题组后期将争取获得科研经费,对相关的内容做深入研究和进一步验证。