SIRT1 激活对胰岛素抵抗心肌细胞线粒体功能的保护作用:开启心血管疾病治疗新希望

【字体: 时间:2025年03月30日 来源:BMC Cardiovascular Disorders 2

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  为探究 SIRT1 在棕榈酸(PA)诱导的胰岛素抵抗 H9c2 细胞中的作用,研究人员开展相关研究。结果发现,激活 SIRT1 可恢复线粒体功能和细胞内离子稳态,减少 K - 乙酰化和细胞凋亡。这为胰岛素抵抗相关心脏疾病的治疗提供了新方向。

  在现代生活中,肥胖、2 型糖尿病等代谢性疾病的发病率不断攀升,而胰岛素抵抗在其中扮演着关键角色。胰岛素抵抗时,胰岛素敏感组织对胰岛素的反应变弱,导致葡萄糖摄取减少,这不仅影响血糖平衡,还会引发一系列细胞层面的问题。在心肌细胞中,胰岛素抵抗常常与多种心血管疾病紧密相连,严重威胁着人们的健康。目前,对于胰岛素抵抗相关心血管疾病的发病机制尚未完全明晰,这使得寻找有效的治疗方法变得十分困难。为了深入了解其内在机制,探寻潜在的治疗靶点,来自安卡拉大学医学院等机构的研究人员开展了一项关于 “SIRT1 激活对胰岛素抵抗 H9c2 细胞线粒体功能的影响” 的研究,该研究成果发表在《BMC Cardiovascular Disorders》杂志上。
研究人员主要采用了细胞培养技术、蛋白质免疫印迹分析(Western blot)、荧光技术等方法来开展研究。在细胞培养方面,利用棕榈酸(PA,50μM,24 h)诱导 H9c2 细胞产生胰岛素抵抗,同时设置对照组、SIRT1 抑制剂(EX527,10μM)处理组和 SIRT1 激活剂(SRT1720,2μM)处理组。蛋白质免疫印迹分析用于检测蛋白质表达水平,荧光技术则用来监测线粒体膜电位(MMP 或 ΔΨM)、活性氧 / 氮(ROS/RNS)、细胞内游离锌([Zn2+]i)和钙([Ca2+]i)水平等指标。

研究结果如下:

  1. K - 乙酰化水平变化:PA 诱导的胰岛素抵抗 H9c2 细胞和 SIRT1 抑制的对照组细胞中,K - 乙酰化水平显著增加;而 SIRT1 激活剂 SRT1720 处理胰岛素抵抗细胞后,K - 乙酰化水平明显降低。这表明 SIRT1 对蛋白质 K - 乙酰化具有重要的调节作用。
  2. 离子水平变化:抑制 SIRT1 或诱导胰岛素抵抗会使心肌细胞内 [Ca2+]i和 [Zn2+]i水平升高;激活 SIRT1 则能显著降低这两种离子的水平,说明 SIRT1 对维持细胞内离子稳态至关重要。
  3. ROS 和 RNS 水平变化:SIRT1 抑制或胰岛素抵抗会导致 ROS 和 RNS 生成增加;激活 SIRT1 可部分或完全阻止这种增加,提示 SIRT1 激活能减轻细胞的氧化应激反应。
  4. 线粒体功能变化:胰岛素抵抗细胞和 SIRT1 抑制组中,线粒体膜电位去极化,ATP 生成减少;SIRT1 激活则能显著恢复线粒体膜电位,增加 ATP 生成,表明 SIRT1 激活有助于改善线粒体功能。
  5. 线粒体融合与分裂相关蛋白变化:PA 诱导的胰岛素抵抗细胞中,线粒体融合蛋白 Mfn2 水平降低,Mfn1 水平无明显变化,Fis1 蛋白水平不变;SIRT1 激活可使 Mfn2 水平恢复正常,Mfn1/Mfn2 比值也恢复到正常水平,这说明 SIRT1 激活能调节线粒体融合与分裂的平衡。
  6. 细胞凋亡相关蛋白变化:SIRT1 抑制和 PA 处理会使细胞的 Bax/Bcl-2 比值升高,即促凋亡蛋白增加,抗凋亡蛋白减少;而 SIRT1 激活则能提供抗凋亡保护,降低细胞凋亡的发生。

研究结论表明,棕榈酸诱导的胰岛素抵抗会引发一系列不良后果,如 K - 乙酰化介导的细胞内离子稳态失衡、线粒体功能受损、细胞凋亡增加,最终导致心脏功能障碍。然而,激活 SIRT1 可以作为一种有效的保护机制,减轻这些不良影响,维持细胞和心脏的健康。虽然目前的研究是在细胞模型上进行的,将其成果转化到人体还需要进一步研究,但 SIRT1 激活在治疗胰岛素抵抗相关心脏疾病方面展现出了巨大的潜力,为后续研究提供了重要的方向和理论依据。
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