HIF-1α介导线粒体功能调控糖尿病心肌缺血再灌注损伤的作用机制研究

目的 研究缺氧诱导因子1α(HIF-1α)对高糖作用下缺血再灌注(IR)损伤的心肌细胞凋亡和氧化应激,及其信号通路下游因子的调控作用.方法 二甲基乙二酰基甘氨酸激活HIF-1α对高糖作用下IR心肌细胞损伤的干预.实验分四组:对照组(细胞常规培养)、高糖+缺氧复氧组(25 mmol/L葡萄糖的DMEM培养基培养24 h,缺氧2 h,复氧8 h)、HIF-1α处理组(高糖,缺氧加复氧,缺氧前3 h用100μmol/L的二甲基乙二酰基甘氨酸处理)、二甲基亚砜(DMSO)对照组(高糖,缺氧加复氧,缺氧前3 h用100μmol/L的DMSO处理).流式细胞术测定细胞凋亡率,CCK-8法分析细胞活性;ELISA法检测细胞培养上清液中超氧化物歧化酶活性和丙二醛的表达;ATP含量试剂盒检测各组细胞ATP含量;Western Blot法检测过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅助激活因子1α(PGC-1α)、核呼吸因子1,以及能量代谢相关的p-AMPK、AMPK蛋白表达,HIF-1α核蛋白表达.结果 高糖合并IR损伤增加心肌细胞的凋亡(P<0.01),降低心肌细胞活力(P<0.01),HIF-1α表达激活抑制心肌细胞的凋亡(P<0.05)和活力降低(P<0.05).高糖合并IR损伤增加心肌细胞的氧化应激水平,HIF-1α表达激活抑制心肌细胞的氧化应激.和DMSO对照组相比,HIF-1α处理组的超氧化物歧化酶的表达显著增加[(11.56±0.72)U/mL vs(7.79±0.90)U/mL,P<0.05],丙二醛的表达显著降低[(0.69±0.07)nmol/mLvs(0.96±0.11)nmol/mL,P<0.001].高糖+缺氧复氧组的应激降低了细胞的ATP含量,HIF-1α表达激活减轻了这种损伤.和DMSO对照组相比,HIF-1α处理组的ATP含量显著增加[(5.41±0.23)μmol/g vs(3.10±0.42)μmol/g,P<0.05].低氧条件下,HIF-1α核蛋白表达增加(P<0.001),低氧激活p-AMPK蛋白表达(P<0.01),线粒体氧化磷酸化的激活因子PGC-1α(P<0.01)、转录因子核呼吸因子1(P<0.01)的表达均显著上调.和DMSO组相比,HIF-1α处理组HIF-1α的表达显著增加(P<0.05)、PGC-1α表达显著增加(P<0.05).结论 HIF-1α在糖尿病心肌IR损伤中通过提高PGC-1α的表达,提高线粒体的能量代谢水平,降低心肌的氧化应激损伤和凋亡.