心血管疾病是由心脏以及血管功能出现障碍引起的疾病,包括急性心肌梗死、高血压、冠心病等,是目前导致人类死亡的“头号杀手”。急性心肌梗死是心脏猝死的最常见原因。中国目前拥有老龄化的人口众多,且呈逐步递增的趋势。人口老龄化是心血管疾病的发生率和致死率升高的最重要原因之一。老龄化的心脏对比年轻化的心脏会表现出更加易损伤的状态,而且明显降低了对各种刺激的反应,导致老龄化心脏病相关的致残率及致死率明显增加,所以研究老年心脏病更为迫切。在急性心肌梗死过程中,由于心脏的冠状动脉的闭塞,导致心脏需要适应缺氧的新环境,同时机体会由有氧代谢转变为无氧代谢。在这过程中心脏维持一定程度的ATP水平具有关键作用,同时也是维持心脏正常收缩功能、正常离子通道活性、心肌细胞完整性等所必须的。因此,研究心脏代谢对心肌缺血影响的机制对于临床上新的防治手段及研制新药具有重要的临床意义。衰老过程本身被描述为与SIRT1和AMPK活性的下降有关。SIRT1基因属于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)依赖蛋白家族,被认为是氧化应激和心血管老化的看门人,故又被称为长寿蛋白。SIRT1保护心脏减轻缺血/再灌注损伤和心肌细胞凋亡。AMPK是一种调节细胞代谢的最重要的能量传感器。SIRT1与关键的能量开关蛋白AMPK有关,这两种蛋白有着相互依赖、不可分割的密切联系。这就提示了AMPK和SIRT1在心脏能量中具有紧密的相互作用。越来越多的证据表明,AMPK在调节葡萄糖和脂肪酸代谢方面发挥的作用,有利于心脏对缺血应激的耐受。我们曾报道了老化导致心肌AMPK信号受损对缺血应激的反应,因此,我们试图阐明缺血再灌注损伤(I/R)诱导的AMPK和SIRT1激活在老年心脏中的作用。此外,我们还探讨了小分子AMPK激动剂或SIRT1激动剂是否可以通过增强心脏AMPK-SIRT1信号来改善老年心脏功能,增强老年心脏对缺血应激的抵抗力。目的:长寿基因SIRT 1和能量传感器AMP激活蛋白激酶(AMPK)具有热量限制、氧化应激和运动等共同激活因子。研究心肌细胞SIRT1在年龄相关性缺血性AMPK激活受损和缺血损伤易感性增加中的作用。方法和结果:结扎小鼠冠状动脉前降支,建立小鼠缺血模型。在工作心脏灌注系统中测量葡萄糖和脂肪酸的氧化。超声心动图显示生理条件下年轻(4-6个月)、老年(24-26个月)和诱导型心肌细胞特异性SIRT1基因敲除(icSIRT1 KO)(4-6个月)小鼠的心功能无差异,但缺血45分钟和再灌注24小时后,老年和icSIRT1KO小鼠的射血分数受损。在Langendorff灌注系统中,老年组和icSIRT1 KO小鼠的心脏与年轻组对比也显示出缺血后收缩功能受损。老年和icSIRT1 KO心肌梗死面积均大于年轻组(P<0.05)。免疫印迹结果显示,老年和icSIRT1 KO心脏与年轻心脏相比,缺血时AMPK和下游乙酰辅酶a羧化酶磷酸化受损。有趣的是,AMPK上游LKB1在老年和ICSIRT1 KO心脏中均高度乙酰化,这可能会减弱LKB1的激活,导致AMPK激活受损。工作心肌灌注的结果表明,SIRT1缺乏明显损害心肌基质代谢,缺血再灌注时脂肪酸氧化增强,葡萄糖氧化减弱。腺相关病毒(AAV9)SIRT1经冠状动脉途径进入老年小鼠心脏,显著增加了SIRT1蛋白水平和老年心脏的缺血耐受性。此外,AMPK激动剂可以挽救老年心脏,但不能挽救ICSIRT1 KO心脏对缺血损伤的耐受性。结论:心脏SIRT1通过LKB1脱乙酰作用介导AMPK的激活,AMPK通过调节缺血时NAD水平调节SIRT1的活性。SIRT1和AMPK激动剂对老年缺血性心脏病具有治疗潜力。