目的：　　心肌梗塞后及时再灌注是挽救缺血心肌必需的步骤，但该过程伴随着严重的再灌注损伤。缺血/再灌注造成的线粒体Ca2+（[Ca2+]m）超载和活性氧（reactive oxygen species，ROS）大量释放并导致线粒体严重的结构和功能破坏，是心肌细胞缺血/再灌注损伤的主要原因。因此寻找保护线粒体的关键靶点，对于深入理解缺血/再灌注导致心肌细胞结构和功能损伤机制，进而提出心肌保护的新策略至关重要。ROS不仅参与细胞损伤，适量ROS通过激活细胞保护信号通路介导缺血预处理/后处理的抗心肌缺血/再灌注损伤的保护作用。线粒体是调控心肌细胞活性氧产生、Ca2+稳态和收缩功能的重要细胞器之一。在缺血/再灌注过程中过度释放的活性氧以及线粒体 Ca2+超载都被证明可以打开线粒体膜通透性通道(mitochondrial permeability transition pores,MPTP)，进而造成心肌细胞的凋亡和坏死。因此理解和阐明在缺血/再灌注过程中线粒体ROS大量释放与Ca2+超载的发生原因以及 MPTP的分子调控机制对于找到有效的心肌保护措施是至关重要的。线粒体解偶联蛋白（mitochondrial uncoupling proteins，UCPs）位于线粒体内膜上，UCPs通过降低ROS的产生以及保护线粒体功能来保护心脏抵抗缺血/再灌注损伤造成的心脏功能紊乱，但是UCP3如何影响线粒体的活性氧的释放、[Ca2+]m稳态以及MPTP的开放及其分子机制目前都不清楚。因此，本研究旨在阐明如下问题：1）UCP3在过氧化氢预处理(hydrogen peroxide preconditioning，H2O2PC)保护模型中的作用；2）UCP3对[Ca2+]m超载，线粒体 ROS释放以及MPTP开放的作用；3）UCP3与MPTP组分的关系及作用机制；4）保护性信号通路在UCP3心肌保护中的作用。　　方法：　　雄性SD大鼠（280-320克）随机分为对照组和H2O2PC组，利用Langendorff灌流模型，进行30分钟缺血继之45分钟再灌注，观察记录心功能指标的变化。收取缺血前、缺血后和再灌注后左心室心肌组织，利用western blot和QPCR的方法检测心肌组织中UCP3基因和蛋白表达量。分别构建UCP3下调(AdshUCP3)和UCP3过表达(AdUCP3)腺病毒载体并感染大鼠心脏和原代分离的心肌细胞，检测缺血/再灌注过程中心脏收缩舒张功能和心肌坏死以及心肌细胞收缩功能和钙瞬变，评价UCP3对缺血/再灌注过程中心脏/心肌细胞收缩功能和心肌细胞存活的影响以及其在H2O2PC保护模型中的作用。为研究UCP3对缺血/再灌注过程中心肌细胞线粒体功能的影响，我们利用心肌细胞模拟缺血（20分钟）/再灌注(30分钟)模型，用Rhod-2、MitoSOX和TMRE荧光染料分别实时监测线粒体[Ca2+]m超载、线粒体ROS的释放和线粒体膜电位（mitochondrial membrane potential,ΔΨm）的变化。采用免疫共沉淀（co-immunoprecipitation，co-IP）方法分析UCP3蛋白与MPTP蛋白组分的相互作用。进一步利用western blot方法研究UCP3在心肌缺血/再灌注损伤及其保护中对保护性信号通路的影响。利用特异开放剂或抑制剂分析MPTP和PI3K/Akt信号通路在UCP3心肌保护中的重要作用及其调控方式。　　结果：　　H2O2PC显著改善大鼠离体心脏缺血/再灌注损伤后左心室收缩舒张功能恢复及冠脉流量并降低心肌梗死面积。QPCR及western blot结果显示H2O2PC明显增加UCP3基因和蛋白表达量。AdshUCP3和AdUCP3腺病毒分别过表达和下调UCP3表达水平证实UCP3高表达介导并且模拟H2O2PC对抗心肌缺血/再灌注造成的心脏/心肌细胞收缩舒张功能损伤以及心肌梗死，而单独下调UCP3的表达并不改变正常及缺血/再灌注过程中心脏和心肌细胞的收缩舒张功能。UCP3介导并能模拟H2O2PC降低缺血/再灌注损伤造成的[Ca2+]m超载、线粒体ROS大量释放以及ΔΨm的丧失。Co-IP结果分析表明UCP3与MPTP的蛋白组分之一ANT相互作用，而不是其他组分。Western blot结果显示，UCP3下调取消由于缺血/再灌注造成的心肌细胞中内源保护信号蛋白激酶B（protein kinase B,Akt）和糖原合成酶-3β（glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β）磷酸化水平的升高。并且，UCP3能介导和模拟H2O2PC升高缺血/再灌注过程中Akt和GSK-3β磷酸化水平的影响。进而，我们利用Langendorff灌流和离体心肌细胞模型研究 MPTP和PI3K/Akt/GSK-3β信号通路在H2O2PC和UCP3的心肌保护中的作用。应用MPTP直接开放剂atractyloside（ATR）完全取消H2O2PC和UCP3过表达对心脏/心肌细胞收缩功能以及心肌梗死的保护作用，而PI3K的抑制剂wortmannin只能部分取消H2O2PC和UCP3过表达的保护作用。　　结论：以上结果表明，H2O2PC显著升高心肌内UCP3的表达，而UCP3介导和模拟H2O2PC在缺血/再灌注过程中改善心功能回复、降低心肌梗死面积、降低[Ca2+]m超载、抑制线粒体 ROS大量释放及防止ΔΨm丧失的作用。H2O2PC和UCP3过表达一方面通过UCP3直接与MPTP通道蛋白ANT相互作用而抑制MPTP的开放起到保护作用，另一方面可以启动保护性信号通路PI3K/Akt/GSK-3β。MPTP在H2O2PC和UCP3的抗心肌缺血/再灌注损伤的保护作用起决定性作用，而PI3K/Akt/GSK-3β仅部分参与H2O2PC和UCP3的心肌保护作用。本研究揭示了H2O2PC和UCP3的心肌保护作用及其线粒体和分子机制，为解释H2O2PC作用的机理提供新的视角，并为缺血性心脏病的临床治疗提供新的实验证据。