Plin5在小鼠壓力負(fù)荷性心力衰竭發(fā)生過程中的作用及初步機(jī)制研究.pdf

1、心力衰竭（Heart failure,HF）是由各種疾病引發(fā)的心肌收縮功能減弱，使心臟泵出的血液量減少，無法搏出靜脈回流和身體組織代謝需要的血液供應(yīng)，以及由此產(chǎn)生的一系列癥狀和體征，是各種心血管疾病的共同結(jié)局。壓力負(fù)荷過重是導(dǎo)致心力衰竭的重要原因。在正常的情況下，心臟的大部分能量來源于脂肪酸氧化，但是在心衰發(fā)生時(shí)，心肌細(xì)胞的能量代謝過程發(fā)生明顯的變化，脂肪酸的代謝也出現(xiàn)明顯異常。同時(shí)，心臟脂肪酸β氧化的改變能夠?qū)е滦募∧芰看x異常，與心

2、力衰竭的發(fā)生密切相關(guān)。
　　目前，細(xì)胞內(nèi)脂滴（Lipid droplets,LD）目前被認(rèn)為是一個(gè)參與能量代謝的“細(xì)胞器”，能夠儲(chǔ)存脂質(zhì)并在脂質(zhì)代謝過程中起著非常重要的作用，與很多代謝性疾病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。脂滴中的脂滴表面蛋白是一類參與脂滴代謝調(diào)節(jié)的分子，其中，PAT家族最為重要，Plin5是現(xiàn)階段發(fā)現(xiàn)的第5個(gè)PAT家族的成員，主要表達(dá)于氧化代謝比較活躍的組織中，例如心臟、肝臟、骨骼肌和褐色脂肪組織（Brown Adipose T

3、issue，BAT）等，又被稱為MLDP（Myocardial lipid droplet protein）、LSDP5（Lipid storage droplet protein5）、Perilipin5，或OXPAT。Plin5在心臟組織中表達(dá)水平最高，Plin5缺失能夠加快脂解作用以及脂肪酸氧化速度，從而造成心臟和肝臟的脂毒性損傷。
　　本實(shí)驗(yàn)在Plin5敲除小鼠模型的基礎(chǔ)上，通過升主動(dòng)脈縮窄術(shù)（Transverse aor

4、tic constriction,TAC），建立心衰的動(dòng)物模型，來研究Plin5在壓力負(fù)荷性心衰發(fā)生過程中的作用及可能的分子機(jī)制，為心衰的治療提供參考。
　　1、Plin5缺失加重TAC誘導(dǎo)的小鼠心肌肥大以及心臟功能的下降。
　　8周齡的野生型和Plin5敲除小鼠分別進(jìn)行升主動(dòng)脈縮窄術(shù)（TAC）。術(shù)后四周取各組小鼠心臟，計(jì)算小鼠心臟重量（Heart weight,HW）/小鼠整體重量（Body weight，BW）。同時(shí)，對(duì)

5、小鼠心臟進(jìn)行HE染色，采用CellSens Entry軟件隨機(jī)選擇5個(gè)不同視野，計(jì)算心肌細(xì)胞橫截面積。結(jié)果顯示，TAC術(shù)后，Plin5敲除小鼠HW/BW相比野生組明顯升高，而且Plin5敲除小鼠心肌細(xì)胞橫截面積相比野生組明顯增大。這些結(jié)果提示，Plin5缺失加劇TAC誘導(dǎo)的小鼠心肌肥厚。
　　TAC術(shù)后四周，應(yīng)用超聲儀及高頻探頭行經(jīng)胸二維心臟超聲檢查(M模式)獲得野生型和Plin5敲除小鼠的心動(dòng)圖，分別測(cè)定左室收縮末期內(nèi)徑(Lef

6、t ventricular systolic internal dimension,LVID;S）,左室射血分?jǐn)?shù)（Ejection fraction,EF)，左心室短軸縮短率（Fractionshortening,FS）。結(jié)果顯示，Plin5缺失加劇TAC誘導(dǎo)的左心室收縮末期心室腔擴(kuò)張程度，并導(dǎo)致心臟功能明顯下降。
　　2、Plin5缺失降低心臟中脂滴儲(chǔ)存降低，并增加了非酯化脂肪酸的水平。
　　TAC術(shù)后四周，取各組心臟組織

7、，行油紅O染色，結(jié)果顯示Plin5缺失小鼠心肌中脂滴含量明顯降低；心肌組織的甘油三酯（Triglyceride，TG）定量分析顯示，Plin5敲除小鼠導(dǎo)致心肌組織中TG含量明顯下降，而游離脂肪酸（FFA）的水平卻高于野生型小鼠，但野生型小鼠和Plin5敲除小鼠血清中FFA未出現(xiàn)明顯變化。TAC術(shù)后，小鼠心肌組織內(nèi)脂滴數(shù)量和TG含量，以及心肌組織和血中游離脂肪酸（FFA）水平也出現(xiàn)類似的變化。這些結(jié)果表明，Plin5缺失能夠降低心肌組織內(nèi)

8、脂肪的儲(chǔ)積，而增加游離脂肪酸水平。
　　3、Plin5缺失導(dǎo)致小鼠心肌組織中線粒體數(shù)量增多，并且加劇TAC術(shù)后的心肌過氧化損傷。
　　取TAC術(shù)后四周小鼠心室組織，利用透射電鏡觀察心肌組織超微結(jié)構(gòu)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Plin5缺失增加小鼠心肌細(xì)胞中的線粒體數(shù)量，而且TAC術(shù)后Plin5缺失小鼠心肌細(xì)胞中線粒體數(shù)量也明顯多于野生型小鼠，盡管TAC術(shù)造成心肌細(xì)胞線粒體數(shù)量的減少。WesternBlot結(jié)果顯示，線粒體中重要分子CoxIV

9、以及Cytochrome C水平升高，且Real-timePCR也顯示CoxIV以及Cytochrome CmRNA水平升高，表明線粒體數(shù)量增加，與電鏡觀察的結(jié)果一直。TAC術(shù)后，Plin5敲除小鼠的心肌組織中CoxIV和Cytochrome C的蛋白和mRNA水平均出現(xiàn)降低，與野生型小鼠類似。以上結(jié)果說明，Plin5缺失能夠增加心肌組織中線粒體的數(shù)量。
　　TAC術(shù)后4周，取各組小鼠心臟組織，檢測(cè)各組小鼠心肌組織中的MDA,SO

10、D以及ROS水平。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在假手術(shù)組中，Plin5缺失小鼠心臟組織中MDA含量略高于野生小鼠，而TAC術(shù)后Plin5缺失心肌組織中MDA水平明顯升高；在假手術(shù)組，Plin5缺失小鼠心肌內(nèi)SOD的活性沒有明顯差異，而在TAC術(shù)后Plin5缺失小鼠心臟組織中SOD活性明顯降低；在假手術(shù)組中，盡管Plin5缺失小鼠心肌組織ROS含量相對(duì)于野生型小鼠沒有明顯變化，但在TAC術(shù)后，Plin5缺失小鼠心臟組織中ROS含量明顯高于野生小鼠。結(jié)果

11、表明，Plin5缺失加劇了TAC導(dǎo)致的心臟過氧化損傷。
　　4、Plin5缺失加劇了TAC引起的小鼠心肌中PGC-1α與PPARα表達(dá)水平升高的程度。
　　TAC術(shù)后4周，取各組心室組織，Western Blot測(cè)定各組小鼠心肌中PGC-1α與PPARα的表達(dá)水平，結(jié)果顯示，TAC術(shù)后，Plin5敲除和野生型小鼠心肌中PGC-1α與PPARα的表達(dá)水平相比假手術(shù)組均有明顯升高，而Plin5敲除小鼠的升高更加顯著。同時(shí)，Rea

12、l-time PCR檢測(cè)Plin5敲除和野生型小鼠心肌中PGC-1α與PPARα表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)結(jié)果與Western Blot基本一致。這些結(jié)果顯示，TAC術(shù)后，小鼠心肌中PGC-1α與PPARα的表達(dá)水平升高，同時(shí)，Plin5缺失加劇了TAC引起的小鼠心肌中PGC-1α與PPARα表達(dá)水平升高的程度。
　　本研究利用升主動(dòng)脈縮窄術(shù)（TAC）研究了Plin5敲除小鼠壓力負(fù)荷性心衰的發(fā)生過程，以明確Plin5在壓力負(fù)荷性心衰發(fā)生過程中

13、的作用。研究結(jié)果顯示，Plin5缺失加劇TAC誘發(fā)的小鼠心肌肥厚程度以及左心室收縮末期心室腔的擴(kuò)張，導(dǎo)致心臟功能下降。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，Plin5缺失降低了心臟中脂滴的儲(chǔ)存，并激活PPARα活性，增加線粒體數(shù)量，使脂肪酸的氧化速率加快。脂肪酸氧化速度的增加導(dǎo)致心肌細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生過量的ROS，從而導(dǎo)致心肌的脂毒性（Lipotoxicity）損傷，加快了TAC導(dǎo)致的小鼠心衰程度。這些結(jié)果提示，Plin5缺失小鼠心肌中脂滴含量明顯減少，刺激PGC