Background: There is limited information about the role of stromal cell derived factor-1α (SDF-1α)/CXCR4 axis in ischemic postconditioning (IPOC). We hypothesized that the SDF-1α/CXCR4 signaling pathway is directly involved in the cardioprotective effect of IPOC. Materials and Method: Isolated rat hearts were subjected to 30 min of regional ischemia and 2 h of reperfusion. IPOC was induced by 6 cycles each of 10 sec reperfusion and 10 sec global ischemia. CXCR4 antagonist AMD3100 was applied in IPOC-induced hearts. Infarct size was assessed with tetrazolium and the functional recovery of hearts and their cardiac enzymes leakage were determined. The phosphorylation states of extracellular signal regulated kinase 1/2 (ERK1/2) and Akt was determined by Western blots.Results: IPOC significantly reduced infarct size from 29.3 ± 8.4% to 17.8 ± 7.0% of the risk area (p = 0.022 vs. CON). AMD3100 attenuated the infarct reducing effect by IPOC (28.5 ± 8.9 %, p = 0.045 vs. IPOC). Lactate dehydrogenase and creatine kinase were significantly lower in the IPOC group (p=0.02 vs. CON and p=0.048 vs. CON, respectively) and these effects were reversed by AMD3100 (P = 0.047 vs. IPOC and 0.042 vs. IPOC, respectively). ERK1/2 and Akt phosphorylation was increased by IPOC (226.1 ± 71.8%; p = 0.01 vs. CON and 296.4 ± 93.1%; p = 0.02 vs. CON, respectively) and this totally blocked by AMD3100 (83.8 ± 28.0%; p = 0.02 vs. IPOC and 138.3 ± 28.5%; p = 0.009 vs. IPOC, respectively). Conclusion: The present study demonstrates that the SDF-1α/CXCR4 signaling is involved in the cardioprotection by IPOC and this signaling pathway couples to the ERK1/2 and Akt pathways.
배경 및 목적: 허혈 및 재관류 손상에서 허혈성후처치에 의한 심근보호 효과와 그 기전에 대하여 많은 연구들이 이루어지고 있다. 그러나 stromal cell derived factor-1α(SDF-1α)/CXCR4축의 역할에 대해서는 아직 알려진바 없다. 본 연구에서는 허혈성후처치에서 SDF-1α/CXCR4축의 역할을 알아보고자 하였다.방법: 흰쥐 적출 심장의 좌관상동맥을 30분간 결찰 및 2시간 이완을 시행하여 허혈 및 재관류를 유도하였다. 허혈성후처치는 재관류 직전 6회의 10초 재관류 및 10초 허혈로 시행하였다. 허혈성후처치군에 CXCR4 길항제인 1 μM의 AMD3100을 전처치 하였다. 각 군에서 심근 경색의 크기, 심근효소치의 변화 (유수탈수소효소 및 크레아틴키나아제), 및 웨스턴블럿법을 이용한 extracellular signal regulate kinase (ERK)1/2 및Akt의 활성을 비교하였다.결과: 허혈성후처치는 대조군에 비하여 심근경색을 의의 있게 감소시켰으며 (17.8 ± 7.0% vs. 29.3 ± 8.4%, p=0.022), AMD3100 전처치는 허혈성 후처치의 효과를 완전하게 억제하였다 (28.5 ± 8.9 %, p=0.045 vs. 허혈성후처치군). 유수탈수소효소와 크레아틴키나아제도 허혈성후처치 군에서 의의있게 낮았으며 (p=0.02 및 0.048), AMD3100 전처치에 의하여 증가되었다(p=0.047 및 0.042). 또한 허혈성후처치는 ERK1/2 및 Akt의 활성을 증가시켰으나, AMD3100 전처치에 의해서 완전히 차단되었다.결론: 본 연구는 최초로 SDF-1α/CXCR4축이 허혈 및 재관류 손상에서 허혈성 후처치의 심근보호 효과에 직접적으로 관여하며, 이 신호전달경로는 후속하여 ERK1/2 및 Akt와 연결되어 있음을 보여주었다.