AngⅡ对心肌细胞游离脂肪酸摄取和能量代谢的作用及机制研究

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【背景】慢性心力衰竭的发生发展是一个复杂的过程,它是由多种机制共同作用的结果。不同原因所导致的心力衰竭以及心力衰竭发展的不同阶段其参与作用的机制可能不同,而神经-体液调节失衡以及能量代谢障碍在其中起着关键作用。在神经体液失衡机制中,RAAS系统的激活,特别是血管紧张素II(AngⅡ)水平的增加,在不利的心肌重构和心力衰竭的进展中起着举足轻重的作用。前蛋白转化酶枯草溶菌素9(proprotein convertase subtilisin kexin type 9,PCSK9)是2003年被发现的一个调节脂质代谢的关键基因,但最近临床数据表明,循环PCSK9水平在心力衰竭患者中显著升高,并且与心力衰竭预后相关;且在动物模型和心肌梗死患者中,也发现梗死边缘区PCSK9显著增加。心脏作为一个高耗能、高耗氧的器官,其能量来源不同于其他细胞,其60%-90%是由游离脂肪酸(free fatty acids,FFAs)的β-氧化提供,仅10%-40%是葡萄糖、乳酸、酮体等提供。心脏本身是脂肪酸合成较少的器官,其脂肪酸主要来源于心肌细胞从循环中的摄取。心脏作为特殊的“摄脂细胞”,其与PCSK9的联系便引起了关注。本课题旨在探究心力衰竭过程中AngⅡ是否是通过PCSK9调控心肌细胞游离脂肪酸的摄取从而调节心肌细胞能量代谢,进而为心力衰竭的治疗提供新的策略。【目的】探究AngⅡ是否通过PCSK9调控心肌细胞游离脂肪酸的摄取从而参与心肌细胞的能量代谢过程。【方法】1.采用异丙肾上腺素腹腔注射构建心力衰竭小鼠模型,超声心动图、ELISA以及心胫比等方法检测造模是否成功,然后对心脏组织予以免疫荧光和免疫组化染色观察PCSK9及相关脂肪酸受体的表达情况;对小鼠血清予以ELISA检测AngⅡ水平。2.采用油红O染色和Bodipy荧光染色检测AngⅡ处理心肌细胞在加与不加游离脂肪酸时心肌细胞游离脂肪酸摄取情况,其中本课题AngⅡ所有处理时间均为48小时。3.采用JC-1线粒体膜电位检测试剂盒检测AngⅡ与FFAs处理心肌细胞线粒体膜电位的变化,ATP含量试剂盒检测ATP生成情况,活性氧荧光探针-DHE检测ROS的生成情况。4.用PCSK9 si RNA技术干扰心肌细胞PCSK9的表达,Western blot技术检测其干扰效果,确定最合适的条件后,将心肌细胞接种于24孔板中,然后按照最佳条件干扰心肌细胞PCSK9表达,再分别予以AngⅡ(1μM)、AngⅡ(2μM)、FFAs(1 m M)、AngⅡ(1μM)+FFAs(1m M)、AngⅡ(2μM)+FFAs(1 m M)处理,采用油红O染色和Bodipy荧光染色检测心肌细胞游离脂肪酸的摄取情况。5.采用Western blot技术检测AngⅡ(1μM)、AngⅡ(2μM)、FFAs(1 m M)、AngⅡ(1μM)+FFAs(1 m M)、AngⅡ(2μM)+FFAs(1 m M)处理之后心肌细胞PCSK9、CD36以及LDLR蛋白表达情况。【结果】异丙肾上腺素腹腔注射小鼠15天后,超声心动图、心胫比、ELISA以及心重/体重之比统计图结果均提示小鼠成功造模心力衰竭,免疫荧光和免疫组化结果提示造模小鼠心脏组织中PCSK9及脂肪酸相关受体CD36和LDLR表达增加。AngⅡ是心力衰竭发生发展的重要效应分子,ELISA结果显示在心力衰竭小鼠模型血清中其水平明显升高。进一步使用AngⅡ处理H9C2心肌细胞株,油红O染色和Bodipy荧光染色结果显示,相比于FFAs(1 m M)处理组,AngⅡ+FFAs(1 m M)处理组明显增加心肌细胞游离脂肪酸的摄取,并且随着AngⅡ浓度的增大,游离脂肪酸摄取更加明显。选择AngⅡ为2μM的处理浓度处理心肌细胞,活性氧荧光探针-DHE检测结果显示AngⅡ处理组心肌细胞ROS生成明显增多,进一步JC-1线粒体膜电位检测发现AngⅡ处理组线粒体膜电位下降,ATP含量试剂盒检测结果也显示,相对于空白对照组,AngⅡ处理组心肌细胞ATP生成明显减少;这些结果表明心肌细胞线粒体功能障碍,而线粒体作为人体“能量工厂”,提示心肌细胞可能存在能量代谢障碍。进一步PCSK9 si RNA干扰,Western blot结果显示PCSK9干扰成功,油红O染色和Bodipy荧光染色结果显示,相比于空白组和空载体组,PCSK9si RNA干扰组AngⅡ促心肌细胞游离脂肪酸摄取现象没有明显改变,这些结果提示,PCSK9可能不参与AngⅡ促心肌细胞游离脂肪酸摄取过程。Western blot结果显示PCSK9、CD36的表达没有改变,而FFAs(1 m M)、AngⅡ(1μM)+FFAs(1 m M)和AngⅡ(2μM)+FFAs(1 m M)组的LDLR表达增加,且与AngⅡ(2μM)组相比,AngⅡ(2μM)+FFAs(1 m M)表达增加,但FFAs(1 m M)和AngⅡ(2μM)+FFAs(1 m M)两组之间没有明显差异,提示CD36、LDLR不参与AngⅡ促进心肌细胞游离脂肪酸的摄取过程,其中LDLR可能参与FFA的转运。【结论】1.心力衰竭小鼠心脏组织中PCSK9、CD36和LDLR表达增加,且血清中AngⅡ水平升高;2.AngⅡ促进心肌细胞游离脂肪酸的摄取,并且使心肌细胞能量代谢障碍,但该过程与PCSK9、CD36、LDLR无关;
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