Scad基因在制備治療心肌細(xì)胞凋亡相關(guān)疾病的藥物中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及SCAD基因在制備治療病理性心肌 肥厚和心力衰竭藥物中的應(yīng)用，以及在制備抑制心肌細(xì)胞凋亡的藥物中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 心肌肥厚是心臟對(duì)急慢性血流動(dòng)力學(xué)超負(fù)荷的一種適應(yīng)性反應(yīng)。無論是高血壓還 是長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練均可引起心肌肥厚。高血壓引起的心肌肥厚被認(rèn)為是心臟病發(fā)生率和死亡 率增高的重要危險(xiǎn)因素，長(zhǎng)期持續(xù)性的病理性心肌肥厚能夠引起擴(kuò)張性心肌病、心力衰竭 甚至猝死；而運(yùn)動(dòng)引起的心肌肥厚卻被認(rèn)為是心臟對(duì)運(yùn)動(dòng)刺激的一種適應(yīng)性反應(yīng)，其心肌 結(jié)構(gòu)發(fā)生平衡、協(xié)調(diào)變化，心肌能量代謝和心臟的功能都增強(qiáng)，屬于生理性代償反應(yīng)，與病 理性心肌肥厚有本質(zhì)區(qū)別。因此，如何預(yù)防和逆轉(zhuǎn)病理性心肌肥厚已經(jīng)成為目前醫(yī)學(xué)科研 工作中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
[0003] 哺乳動(dòng)物在胚胎時(shí)期處于一個(gè)相對(duì)缺氧的環(huán)境，心肌的能量主要來源于丙酮酸和 葡萄糖，出生后隨著供氧增加則主要依賴于脂肪酸氧化提供大量的ATP。然而，在病理性心 肌肥厚中，由于心肌組織長(zhǎng)期慢性缺氧，心肌轉(zhuǎn)而使用耗氧較低的葡萄糖氧化取代脂肪酸 氧化功能，即出現(xiàn)心肌能量代謝的"胚胎型再演"。而長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可使心肌能量代謝水平 與適應(yīng)能力提高，脂肪酸氧化能力增強(qiáng)。心力衰竭時(shí)，脂肪酸氧化減少并在細(xì)胞聚集增多導(dǎo) 致脂毒性，加速心功能惡化。因此，從心肌細(xì)胞能量代謝的視角防治病理性心肌肥厚及心力 衰竭，可能成為一條新思路。
[0004] 此外，心肌細(xì)胞凋亡現(xiàn)象存在于心血管系統(tǒng)的許多生理和病理變化過程中，是導(dǎo) 致多種心血管疾病發(fā)生的重要細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。而心血管系統(tǒng)疾病主要包括冠心病、高血壓病、 心絞痛、急性心肌梗死、擴(kuò)張型心肌病、病態(tài)竇房結(jié)綜合癥、心律失常、心力衰竭等，因此，對(duì) 于心肌細(xì)胞凋亡的相關(guān)研究和治療具有重要的臨床意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有心肌肥厚、心力衰竭和/或心肌細(xì)胞凋亡研 究和治療技術(shù)的不足，提供SCAD基因制備預(yù)防、緩解和/或治療心肌肥厚、心力衰竭和/ 或心肌細(xì)胞凋亡藥物中的應(yīng)用。具體涉及短鏈酰基輔酶A脫氫酶（short chain acyl-CoA dehydrogenase，SCAD)基因及其相關(guān)通路在病理性心肌肥厚和/或心力衰竭和/或心肌細(xì) 胞凋亡藥物研發(fā)中的應(yīng)用。SCAD基因?yàn)榕c生理性和病理性心肌肥厚、心力衰竭相關(guān)的一個(gè) 基因，為心肌肥厚和心力衰竭的分子機(jī)制研究提供基礎(chǔ)。
[0006] 本發(fā)明上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： SCAD基因或SCAD蛋白在制備預(yù)防、緩解和/或治療病理性心肌肥厚和/或心力衰竭的 藥物中的應(yīng)用；包括在篩選預(yù)防、緩解和/或治療病理性心肌肥厚和/或心力衰竭藥物中的 應(yīng)用。
[0007] SCAD基因或蛋白的表達(dá)促進(jìn)劑或激活劑在制備預(yù)防、緩解和/或治療病理性心肌 肥厚和/或心力衰竭的藥物中的應(yīng)用。具體優(yōu)選地，所述表達(dá)促進(jìn)劑或激活劑為PPARa激 動(dòng)劑非諾貝特或ERK1/2抑制劑TO98059。
[0008] SCAD基因或SCAD蛋白在制備抑制心肌細(xì)胞凋亡的藥物中的應(yīng)用，以及SCAD基因 或SCAD蛋白的表達(dá)促進(jìn)劑或激活劑在制備抑制心肌細(xì)胞凋亡的藥物中的應(yīng)用，也都在本 發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0009] 具體優(yōu)選地，所述心肌細(xì)胞凋亡為叔丁基過氧化氫誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡。
[0010] 本發(fā)明通過如下幾個(gè)層次證明了 SCAD基因的這些作用：在動(dòng)物水平分別采用運(yùn) 動(dòng)訓(xùn)練大鼠和自發(fā)性高血壓大鼠，證實(shí)SCAD基因在生理性和病理性心肌肥厚模型中的作 用；在細(xì)胞水平分別采用胰島素樣生長(zhǎng)因子1和苯腎上腺素刺激心肌細(xì)胞，證實(shí)SCAD基因 在生理性和病理性心肌細(xì)胞肥大模型中的作用；在細(xì)胞水平采用叔丁基過氧化氫刺激心肌 細(xì)胞，證實(shí)SCAD基因在心肌細(xì)胞凋亡中的作用。主要取得的研究成果如下： (1)采用定量蛋白質(zhì)組學(xué)（DIGE)技術(shù)比較了 16周齡自發(fā)性高血壓大鼠和血壓正常大 鼠的心肌蛋白質(zhì)組，發(fā)現(xiàn)SCAD在自發(fā)性高血壓大鼠肥厚心肌中的表達(dá)顯著降低。
[0011] (2)觀察不同周齡自發(fā)性高血壓大鼠心肌組織的SCAD蛋白、mRNA表達(dá)及酶活性變 化，發(fā)現(xiàn)2周、6周及16周齡自發(fā)性高血壓大鼠組心肌的SCAD蛋白、mRNA表達(dá)及酶活性均 明顯下降。
[0012] (3)采用體外培養(yǎng)的心肌細(xì)胞，運(yùn)用苯腎上腺素刺激建立病理性心肌細(xì)胞肥大模 型，SCAD的蛋白、mRNA表達(dá)及酶活性水平均出現(xiàn)了明顯下降。
[0013] (4)采用小干擾 RNA (Small interfering RNA, siRNA)對(duì) SCAD 進(jìn)行干擾，觀察到 心肌細(xì)胞出現(xiàn)了明顯的病理性肥大。
[0014] (5)采用運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練大鼠觀察到大鼠生理性心肌肥厚的左心室中，SCAD的蛋白、mRNA 表達(dá)及酶活性均明顯增高，與自發(fā)性高血壓大鼠(病理性心肌肥厚)左心室的SCAD變化趨勢(shì) 相反。
[0015] (6)分別采用胰島素樣生長(zhǎng)因子1和苯腎上腺素刺激心肌細(xì)胞，形成生理性和病 理性心肌細(xì)胞肥大模型，觀察到生理性心肌細(xì)胞肥大模型中SCAD的蛋白、mRNA表達(dá)及酶 活性均顯著增高，與病理性心肌細(xì)胞肥大模型中的SCAD變化趨勢(shì)相反。
[0016] (7)在生理性和病理性心肌肥厚的體內(nèi)外模型中，PPARa的表達(dá)變化均與SCAD - 致。
[0017] (8) PPARa激動(dòng)劑非諾貝特在體內(nèi)外水平均能顯著抑制病理性心肌肥厚中SCAD 的表達(dá)下調(diào)，減輕病理性心肌肥厚。
[0018] (9) PPARa抑制劑GW6471能顯著下調(diào)生理性心肌細(xì)胞肥大中的SCAD表達(dá)增高， 抑制胰島素樣生長(zhǎng)因子1誘導(dǎo)的生理性心肌細(xì)胞肥大。
[0019] (10)p_ERKl/2的蛋白表達(dá)在胰島素樣生長(zhǎng)因子1刺激的生理性心肌細(xì)胞肥大模 型中顯著下降，而在苯腎上腺素刺激的病理性心肌細(xì)胞肥大模型中顯著增高。
[0020] (11) ERK1/2激動(dòng)劑EGF顯著下調(diào)生理性心肌細(xì)胞肥大中的PPARa和SCAD表達(dá) 增高，抑制胰島素樣生長(zhǎng)因子1誘導(dǎo)的生理性心肌細(xì)胞肥大。
[0021] (12) ERK1/2抑制劑PD98059顯著上調(diào)病理性心肌細(xì)胞肥大中的PPARa和SCAD 表達(dá)減少，抑制苯腎上腺素誘導(dǎo)的病理性心肌細(xì)胞肥大。
[0022] (13)在叔丁基過氧化氫誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡模型中，SCAD的蛋白、mRNA表達(dá)及酶 活性均顯著下降。
[0023] (14)采用siRNA對(duì)SCAD進(jìn)行干擾，觀察到心肌細(xì)胞出現(xiàn)了明顯的凋亡。
[0024] (15)本研究結(jié)果首次揭示了 SCAD基因在生理性和病理性心肌肥厚、心力衰竭和 心肌細(xì)胞凋亡中的作用，作為新的藥物作用靶點(diǎn)，SCAD基因在制備預(yù)防、緩解和/或治療 病理性心肌肥厚、心力衰竭和心肌細(xì)胞凋亡相關(guān)疾病相關(guān)藥物中的應(yīng)用，包括通過SCAD基 因上下游靶點(diǎn)制備病理性心肌肥厚、心力衰竭和心肌細(xì)胞凋亡相關(guān)疾病的相關(guān)藥物中的作 用。
[0025] 本發(fā)明具有以下有益效果： 本發(fā)明通過動(dòng)物及細(xì)胞模型的構(gòu)建，首次揭示了 SCAD在生理性和病理性心肌肥厚、心 力衰竭和/或心肌細(xì)胞凋亡中的重要作用，為病理性心肌肥厚、心力衰竭，以及心肌細(xì)胞凋 亡相關(guān)疾病新藥的研發(fā)提供理論基礎(chǔ)及可行性依據(jù)，可用于作為病理性心肌肥厚、心力衰 竭和心肌細(xì)胞凋亡相關(guān)疾病新的藥物作用靶點(diǎn)。
【附圖說明】
[0026] 圖1為蛋白質(zhì)組學(xué)鑒定結(jié)果。
[0027] 圖2為SCAD在不同周齡自發(fā)性高血壓大鼠心肌組織中的變化。
[0028] 圖3為SCAD在苯腎上腺素刺激的病理性心肌細(xì)胞肥大模型中的變化。
[0029] 圖4為采用RNA干擾技術(shù)，觀察SCAD對(duì)病理性心肌細(xì)胞肥大的影響。
[0030] 圖5為SCAD在大鼠生理性和病理性心肌肥厚模型中呈現(xiàn)出不一致的變化趨勢(shì)， PPARa的變化趨勢(shì)均與SCAD-致。
[0031] 圖6為PPAR a和SCAD在生理性和病理性心肌細(xì)胞肥大模型中呈現(xiàn)出與體內(nèi)實(shí)驗(yàn) 結(jié)果一致的趨勢(shì)。
[0032] 圖7為自發(fā)性高血壓大鼠給予PPAR a激動(dòng)劑非諾貝特治療后，病理性心肌肥厚明 顯減輕。
[0033] 圖8為自發(fā)性高血壓大鼠給予PPARa激動(dòng)劑非諾貝特治療后，PPARa和SCAD的 表達(dá)變化均得到逆轉(zhuǎn)。
[0034] 圖9為PPARa激動(dòng)劑非諾貝特能顯著逆轉(zhuǎn)苯腎上腺素誘導(dǎo)的病理性心肌細(xì)胞肥 大。
[0035] 圖10為PPARa抑制劑GW6471能顯著逆轉(zhuǎn)胰島素樣生長(zhǎng)因子1誘導(dǎo)的生理性心 肌細(xì)胞肥大。
[0036] 圖11為ERK1/2抑制劑Η)98059能顯著逆轉(zhuǎn)苯腎上腺素誘導(dǎo)的病理性心肌細(xì)胞肥 大。
[0037] 圖12為ERK1/2激動(dòng)劑表皮生長(zhǎng)因子能顯著逆轉(zhuǎn)胰島素樣生長(zhǎng)因子1誘導(dǎo)的生理 性心肌細(xì)胞肥大。
[0038] 圖13為叔丁基過氧化氫（tert-butyl hydroperoxide，tBHP)的量效和時(shí)效關(guān)系 研究。
[0039] 圖14為采用RNA干擾技術(shù)觀察SCAD對(duì)心肌細(xì)胞凋亡的影響。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 以下結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但實(shí)施例并不對(duì)本發(fā)明 做任何形式的限定。除非特別說明，本發(fā)明采用的試劑、方法和設(shè)備為本技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)試 劑、方法和設(shè)備。
[0041] 除非特別說明，以下實(shí)施例所用試劑和材料均為市購。
[0042] 本發(fā)明以下實(shí)施例所用的病理性心肌肥厚大鼠為自發(fā)性高血壓大鼠，所用的生理 性心肌肥厚大鼠為采用游泳運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的WKY大鼠（該品系為自發(fā)性高血壓大鼠的正常對(duì)照 大鼠)。
[0043] 以下實(shí)施例即說明書附圖中所用的術(shù)語的縮寫定義如下： WKY 大鼠：WiStar-Kyoto 大鼠； SHR :自發(fā)性高血壓大鼠 （spontaneously hypertensive rats); SCAD :短鏈醜基輔酶 A 脫氛酶（short chain acyl-CoA dehydrogenase); a -tubulin : a -微管蛋白； PE :苯腎上腺素（phenyllphrine); siRNA:小干擾 RNA (small interfering RNA); ANF :心房鈉尿因子（at