Role of Glutathione S-Transferase P in Heart Failure

谷胱甘肽 S-转移酶 P 在心力衰竭中的作用

基本信息

  • 批准号:
    8423348
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 34.52万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-02-01 至 2015-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Although oxidative stress is a hallmark of heart failure (HF), clinical trials with antioxidants targeting first generation reactive oxygen species (ROS) such as O2/ and H2O2 have not yielded compelling benefits. However, ROS also generate secondary intermediates derived from lipid peroxidation, including peroxides and aldehydes that amplify oxidative injury. Glutathione S-transferases (GSTs) metabolize aldehydes by catalyzing their conjugation with glutathione (GSH). Select GST isoforms also have important non-catalytic functions such as physical interactions with c-Jun N-terminal kinase (JNK) that are modulated by oxidative stress. Although GSTs play a vital role in oxidative stress responses, how GSTs impact HF is unknown. Our goal is to define the functional role of GSTP, most abundant cardiac GST isoform, in HF. Our preliminary studies indicate that GSTP is downregulated in HF, and that GSTP deficiency worsens cardiac remodeling, augments protein- aldehyde adducts, depresses circulating endothelial progenitor cells (EPCs), and impairs neovascularization. Our central hypothesis, therefore, is that GSTP is a critical cardioprotective protein in post-infarction HF that ameliorates remodeling and promotes cardiac repair. To test this hypothesis, we will perform three Specific Aims. In Aim 1, we will define the role of GSTP, and the human GSTP variants hGSTP1*A and hGSTP1*C, in HF by examining post-infarction LV remodeling in wild-type (WT), GSTP-/-, and cardiac-specific hGSTP1*A and hGSTP1*C transgenic (Tg) mice. We will evaluate apoptosis, fibrosis, and inflammation together with glutathione levels, protein-adducted aldehydes, and JNK activation in the heart. In Aim 2, we will determine the metabolic contribution of GSTP to the detoxification of lipid peroxidation products in the failing heart. In isolated, perfused sham-operated and failing hearts from WT, GSTP-/- and hGSTP Tg mice, using isotope labeling and mass spectrometry, we will characterize the metabolism and detoxification of unsaturated aldehydes. In tissue homogenates, we will also determine GSTP-related peroxidase activity and levels of aldehydes and lipid peroxides. In Aim 3, we will delineate the cardiac and bone marrow (BM)-related effects by which GTSP modulates neovascularization in the failing heart. We will first determine EPC and BM progenitor cell function in WT and GSTP -/- mice, both with and without concomitant JNK inhibition. Next, we will define how GSTP ablation and hGSTP overexpression affect neovascularization and angiogenic gene expression in the sham and failing hearts from Aim 1. Lastly, we will evaluate post-infarction remodeling, inflammation, EPC mobilization, and neovascularization in chimeric mice: WT mice with GSTP-/- BM and GSTP-/- mice with WT BM. These studies will establish the role of myocardium-localized versus BM-localized GSTP in the process of remodeling, neovascularization, and inflammation in the failing heart. Collectively, this work will establish a novel paradigm of GSTP as an essential antioxidant, anti-inflammatory, and pro-angiogenic protein in HF. This model can have important diagnostic and therapeutic implications for HF patients with regard to oxidant injury.
描述(由申请人提供):虽然氧化应激是心力衰竭(HF)的标志,但针对第一代活性氧(ROS)(例如 O2/ 和 H2O2)的抗氧化剂的临床试验尚未产生令人信服的益处。然而,ROS 也会产生源自脂质过氧化的次级中间体,包括放大氧化损伤的过氧化物和醛类。谷胱甘肽 S-转移酶 (GST) 通过催化醛类与谷胱甘肽 (GSH) 的结合来代谢醛类。选择的 GST 亚型还具有重要的非催化功能,例如与受氧化应激调节的 c-Jun N 末端激酶 (JNK) 的物理相互作用。尽管 GST 在氧化应激反应中发挥着至关重要的作用,但 GST 如何影响心力衰竭尚不清楚。我们的目标是确定 GSTP(最丰富的心脏 GST 亚型)在心力衰竭中的功能作用。我们的初步研究表明 GSTP 在心力衰竭中下调,并且 GSTP 缺乏会恶化心脏重塑、增加蛋白醛加合物、抑制循环内皮祖细胞 (EPC) 并损害新血管形成。因此,我们的中心假设是 GSTP 是梗死后心力衰竭中一种关键的心脏保护蛋白,可改善重塑并促进心脏修复。为了检验这个假设,我们将执行三个具体目标。在目标 1 中,我们将通过检查野生型 (WT)、GSTP-/- 和心脏型的梗死后 LV 重塑来定义 GSTP 以及人类 GSTP 变体 hGSTP1*A 和 hGSTP1*C 在心力衰竭中的作用。特定的 hGSTP1*A 和 hGSTP1*C 转基因 (Tg) 小鼠。我们将评估心脏中的细胞凋亡、纤维化和炎症以及谷胱甘肽水平、蛋白质加合醛和 JNK 激活。在目标 2 中,我们将确定 GSTP 对衰竭心脏中脂质过氧化产物解毒的代谢贡献。在来自 WT、GSTP-/- 和 hGSTP Tg 小鼠的离体、灌注假手术和衰竭心脏中,我们将使用同位素标记和质谱分析来表征不饱和醛的代谢和解毒。在组织匀浆中,我们还将测定 GSTP 相关的过氧化物酶活性以及醛和脂质过氧化物的水平。在目标 3 中,我们将描述 GTSP 调节衰竭心脏中新生血管的心脏和骨髓 (BM) 相关效应。我们将首先确定 WT 和 GSTP -/- 小鼠中的 EPC 和 BM 祖细胞功能,无论是否伴随 JNK 抑制。接下来,我们将根据目标 1 定义 GSTP 消融和 hGSTP 过表达如何影响假心脏和衰竭心脏中的新血管形成和血管生成基因表达。最后,我们将评估嵌合小鼠中的梗塞后重塑、炎症、EPC 动员和新血管形成:WT 小鼠GSTP-/- BM 和 GSTP-/- 小鼠与 WT BM。这些研究将确定心肌局部 GSTP 与骨髓局部 GSTP 在衰竭心脏重塑、新生血管形成和炎症过程中的作用。总的来说,这项工作将建立 GSTP 作为心力衰竭中重要的抗氧化剂、抗炎和促血管生成蛋白的新范例。该模型对于心力衰竭患者的氧化损伤具有重要的诊断和治疗意义。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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    10.2147/oams.s27907
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Rai,SheshN;Ray,HermanE;Yuan,Xiaobin;Pan,Jianmin;Hamid,Tariq;Prabhu,SumanthD
  • 通讯作者:
    Prabhu,SumanthD
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