メトホルミンは、細胞質AMPKα1および核AMPKα2経路を介して虚血/再灌流心筋のオートファジーを促進します

目的：心筋虚血再灌流（MI/R）損傷では、オートファジー機能の障害は心筋細胞の死を悪化させます。AMP活性化プロテインキナーゼ（AMPK）は、心臓の保護および心筋のオートファジー機能に重要な役割を果たすヘテロトリマータンパク質です。AMPKα1とα2は、主に細胞質と核にそれぞれ心筋細胞に局在していますが、MI/R中のAMPKのアイソフォーム特異的オートファジー調節は不明のままです。 材料と方法：MI/Rモデルが構築され、AMPKα1/α2、P-AMPK、MTOR、P-MTOR、TFEB、P-FOXO3A、SKP2、CARM1、TBP、ATG5、LAMP2、LC3B、およびATG5のタンパク質発現が構築されました。虚血および再灌流中のP62は、ウエスタンブロッティングによって決定されました。組換えアデノ関連ウイルス（血清型9）タンデム蛍光タグ付きLC3またはMRFP-GFP-LC3/GFP-LC3を運ぶベクターを使用して、オートファジー状態を評価しました。AMPKα2ノックアウトマウスをin vivo研究に使用しました。 重要な発見：細胞質AMPKα1と核α2サブユニット発現の両方が再灌流期間中に減少し、AMPKα1-MTOR-TFEBおよびAMPKα2-SKP2-CRAM1-TFEBシグナル伝達阻害を引き起こしました。再灌流中のTFEBレベルの低下により、オートファジーが抑制されました。メトホルミンは、AMPKα1およびα2媒介経路の両方を活性化し、再灌流中にオートファジーフラックスを回復する可能性があります。それにもかかわらず、AMPKα2ノックアウトマウスでは、核α2調節SKP2-CARM1-TFEBシグナル伝達が阻害されましたが、α1関連シグナル伝達は比較的影響を受けず、メトホルミン強化オートファジーが部分的に損なわれました。 重要性：我々の研究は、メトホルミンが細胞質AMPKα1-および核AMPKα2関連シグナル伝達の両方を促進するという二重効果があることを示唆しています。

AIMS: In myocardial ischemia-reperfusion (MI/R) injury, impaired autophagy function worsens cardiomyocyte death. AMP-activated protein kinase (AMPK) is a heterotrimeric protein that plays an important role in cardioprotection and myocardial autophagic function. AMPKα1 and α2 are localized primarily in the cytoplasm and nucleus, respectively, in cardiomyocytes, but the isoform-specific autophagy regulation of AMPK during MI/R remains unclear. MATERIALS AND METHODS: An MI/R model was built, and the protein expression of AMPKα1/α2, p-AMPK, mTOR, p-mTOR, TFEB, p-FoxO3a, SKP2, CARM1, TBP, Atg5, LAMP2, LC3B, and p62 during ischemia and reperfusion was determined by western blotting. Recombinant adeno-associated virus (serotype 9) vectors carrying tandem fluorescent-tagged LC3 or mRFP-GFP-LC3/GFP-LC3 were used to evaluate the autophagy status. AMPKα2 knockout mice were used for in vivo studies. KEY FINDINGS: Both cytoplasmic AMPKα1 and nuclear α2 subunit expression decreased during the reperfusion period, which led to AMPKα1-mTOR-TFEB and AMPKα2-Skp2-CARM1-TFEB signaling inhibition, respectively. The decreased TFEB level during reperfusion suppressed autophagy. Metformin could activate both the AMPKα1- and α2- mediated pathways, thus restoring autophagy flux during reperfusion. Nevertheless, in AMPKα2 knockout mice, nuclear α2-regulated Skp2-CARM1-TFEB signaling was inhibited, while α1-related signaling was comparatively unaffected, which partially impaired metformin-enhanced autophagy. SIGNIFICANCE: Our study suggests that metformin had the dual effects of promoting both cytoplasmic AMPKα1- and nuclear AMPKα2-related signaling to improve autophagic flux and restore cardiac function during MI/R.