Acid, Succinate and Glyoxal Metabolism in Ischemia
缺血时的酸、琥珀酸和乙二醛代谢
基本信息
- 批准号:10585980
- 负责人:
- 金额:$ 41.95万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2003
- 资助国家:美国
- 起止时间:2003-07-01 至 2026-03-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:ATP Synthesis PathwayAblationAcidsAcuteAcute myocardial infarctionAddressAdultAlkynesAngioplastyBiological ProcessCardiac MyocytesCardiac Surgery proceduresCardiotonic AgentsCell Membrane PermeabilityChemistryChronicComplexDiabetes MellitusDioxygenasesElectron TransportElectron Transport Complex IIIEngineeringEnzymesEventFDA approvedFeedbackFluorescenceFundingGenerationsGlucoseGlycolysisGlyoxalHeartHeart InjuriesHigh Fat DietHyperglycemiaIn SituInsulinInterventionIschemiaIschemic PreconditioningKnowledgeMediatingMetabolicMetabolic acidosisMetabolismMitochondriaModelingMusMyocardial InfarctionMyocardial IschemiaNecrosisOrganOutcomePaperPathologicPathologyPatientsPerfusionPharmaceutical ChemistryPharmaceutical PreparationsPotassiumProteinsProteomicsPublishingPyruvaldehydeReactive Oxygen SpeciesRecombinantsRegulationReperfusion InjuryReperfusion TherapyResearchRoleScheduleSignal TransductionSocietiesStressSuccinatesSupplementationSystemTestingTherapeuticTissuesWorkalpha ketoglutaratecardioprotectiondiabeticgluconolactone oxidaseheart metabolismin vivoinhibitorinnovationinsightischemic injurymetabolomicsmitochondrial permeability transition poremyocardial injurynoveloverexpressionoxidationprogramssexual dimorphismsmall molecule inhibitorsmall molecule therapeuticsthrombolysistype I diabetic
项目摘要
ABSTRACT
In the US there are >700,000 new heart attacks (acute myocardial infarctions) a year, and >300,000 patients
undergo scheduled ischemia during cardiac surgery. Beyond tissue reperfusion (angioplasty, thrombolysis)
there are no FDA-approved interventions to limit acute cardiac injury due to ischemia and reperfusion (IR). This
renewal proposal supports our ongoing research program in cardiac metabolism, and is focused on novel
cardioprotective metabolic signaling events downstream of glycolysis. It is built on the following premise: (i)
Acidic pH during IR is cardioprotective, and many therapies that boost glycolysis work in-part by enhancing
metabolic acidosis. (ii) Succinate accumulation is a key event in ischemia, and its oxidation at reperfusion
drives reactive oxygen species generation. We propose acid can regulate succinate dynamics (accumulation,
oxidation, transport). (iii) The glycolytic byproduct methylglyoxal (MGO) causes glycative stress in diabetes, but
type-I diabetic hearts are acutely protected against IR injury, and MGO inhibits the mitochondrial permeability
transition (PT) pore, a key event in IR injury. Some cardioprotective interventions also elevate MGO. (iv) The
mitochondrial enzyme ALKBH7 is necessary for necrosis. Inhibition or ablation of ALKBH7 is cardioprotective,
and this protection requires the MGO metabolizing enzyme GLO-1. Based on these published and preliminary
findings, our central hypothesis is that the cardioprotective effects of elevated glycolysis are mediated
by pH, succinate, and MGO. This hypothesis will be tested by addressing 3 related aims… Aim 1 will
investigate succinate dynamics in IR injury and the impact of pH. Aim 2 will investigate the role of MGO as an
acute cardioprotective signal, including identifying its targets in mitochondria. Aim 3 will study ALKBH7, identify
its substrates, and develop ALKBH7 inhibitors as cardioprotective drugs. The aims will use established
experimental systems (adult cardiomyocytes, perfused hearts, LC-MS based metabolomics, in-vivo IR injury,
and a high-fat diet model of diabetes) and engineered mice including Alkbh7-/-, Glo1-/- and hGlo1TG. Innovation
is embedded in the idea that MGO can serve an acute protective signaling role separate from its well-known
chronic pathologic effects (i.e. hormesis). This work will advance basic knowledge on ischemic cardiac
metabolism, will develop small molecule therapeutics, and will offer mechanistic insights to other pathologies
beyond IR.
抽象的
在美国,每年有超过 700,000 例新发心脏病(急性心肌梗塞),并且有超过 300,000 名患者
在心脏手术期间经历预定的缺血(除了组织再灌注(血管成形术、溶栓术))。
目前尚无 FDA 批准的干预措施来限制缺血再灌注 (IR) 引起的急性心脏损伤。
更新提案支持我们正在进行的心脏代谢研究项目,并专注于新颖的
糖酵解下游的心脏保护性代谢信号事件建立在以下前提之上:(i)
IR 期间的酸性 pH 值具有心脏保护作用,许多促进糖酵解的疗法部分通过增强
(ii) 琥珀酸盐积累是缺血及其再灌注时氧化的关键事件。
我们认为酸可以调节琥珀酸盐的动力学(积累,
(iii) 糖酵解副产物甲基乙二醛 (MGO) 会导致糖尿病的糖化应激,但是
I 型糖尿病心脏可免受 IR 损伤,MGO 可抑制线粒体通透性
过渡 (PT) 孔是 IR 损伤的一个关键事件,一些心脏保护干预措施也会提高 MGO。
线粒体酶 ALKBH7 对于坏死是必需的,抑制或消除 ALKBH7 具有心脏保护作用。
而这种保护需要 MGO 代谢酶 GLO-1 基于这些已发表的和初步的研究。
研究结果表明,我们的中心假设是糖酵解升高的心脏保护作用是通过介导的
该假设将通过解决 3 个相关目标进行检验……目标 1 将
研究 IR 损伤中的琥珀酸动态以及 pH 的影响,目标 2 将研究 MGO 作为一种药物的作用。
急性心脏保护信号,包括识别其在线粒体中的靶点,目标 3 将研究 ALKBH7,识别其目标。
其底物,并开发 ALKBH7 抑制剂作为心脏保护药物。
实验系统(成人心肌细胞、灌注心脏、基于 LC-MS 的代谢组学、体内 IR 损伤、
和糖尿病高脂饮食模型)以及工程小鼠,包括 Alkbh7-/-、Glo1-/- 和 hGlo1TG。
MGO 可以发挥急性保护信号作用,与其众所周知的作用不同。
慢性病理效应(即兴奋作用)这项工作将增进对缺血性心脏的基础知识。
新陈代谢,将开发小分子疗法,并将为其他病理学提供机制见解
超越红外。
项目成果
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