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我院劳环卫系研究团队在大气颗粒物致心肌缺血缺氧损伤机制研究中取得重要进展

2022年04月21日 10:52  点击:[]

  近日,我院劳动卫生与环境卫生系晋小婷教授团队聚焦心肌能量代谢重塑过程,在大气颗粒物暴露致心肌缺血缺氧损伤的毒性机制研究方面取得重要成果,相关成果以“Oxygen sensors mediated HIF-1α accumulation and translocation: A pivotal mechanism of fine particles-exacerbated myocardial hypoxia injury”为题发表于国际学术期刊Environmental Pollution上(IF=8.071,DOI:10.1016/j.envpol.2022.118937)。

  缺血性心脏病是我国第二大心血管疾病,大气颗粒物暴露是导致缺血性心脏病发病率与死亡率增加的重要环境风险因素,然而PM暴露影响缺血性心脏病的毒性机制亟待阐明。团队前期研究发现,PM暴露引发心肌细胞能量代谢谱紊乱。氧感受器调控HIF-1α介导的心肌能量代谢重塑过程在缺血性心脏病发生发展中发挥重要调控作用。因此本研究围绕氧感受器在能量代谢谱重构中的关键调控作用,揭示大气颗粒物暴露致心肌缺血缺氧损伤的毒性机制。

  本研究发现石家庄真实环境大气颗粒物染毒小鼠心肌组织HIF-1α水平增加,伴随明显的右心室游离壁增厚与心肌损伤。通过构建体外大气颗粒物暴露心肌细胞缺氧模型,发现PM通过诱导HIF-1α水平增加,促进心肌能量代谢重塑,表现为糖酵解调控分子表达和代谢产物增加,脂肪酸β氧化和三羧酸循环调控分子表达和酶活性减少,导致总体能量代谢水平下降,最终促进心肌细胞缺氧损伤。深入机制研究发现,PM暴露抑制氧感受器PHD2与HIF-1α结合以及抑制泛素蛋白表达,减少HIF-1α羟基化-泛素化降解;同时PM暴露减少氧感受器FIH1表达,促进HIF-1α核转录功能增加,调控能量代谢重塑,促进缺氧损伤。

  本研究首次围绕氧感受器调控的心肌能量代谢重塑途径,发现PM通过抑制氧感受器PHD2与FIH1对HIF-1α蛋白稳定性和功能的调节,进而调控心肌能量代谢重塑过程,促进心肌缺氧损伤,为大气颗粒物暴露致心血管损伤机制研究提供新的视角和关键数据。

  青岛大学晋小婷教授为本文通讯作者,硕士研究生张泽和吴柳为本文共同第一作者。本研究合作单位包括河北医科大学,中山大学以及University of Karachi。该研究得到国家自然科学基金(No. 21976114, 92043202, 91943301)和山东省泰山青年学者基金(tsqn201909101)的支持。

图:大气颗粒物暴露通过氧感受器调控心肌能量代谢重塑促进缺氧损伤(图片来自DOI:10.1016/j.envpol.2022.118937)


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