Plin5在小鼠壓力負荷性心力衰竭發(fā)生過程中的作用及初步機制研究.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，以及由此產生的一系列癥狀和體征，是各種心血管疾病的共同結局。壓力負荷過重是導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，心肌細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明顯異常。同時，心臟脂肪酸β氧化的改變能夠導致心肌能量代謝異常，與心

2、力衰竭的發(fā)生密切相關。
　　目前，細胞內脂滴（Lipid droplets,LD）目前被認為是一個參與能量代謝的“細胞器”，能夠儲存脂質并在脂質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。脂滴中的脂滴表面蛋白是一類參與脂滴代謝調節(jié)的分子，其中，PAT家族最為重要，Plin5是現階段發(fā)現的第5個PAT家族的成員，主要表達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。
　　本實驗在Plin5敲除小鼠模型的基礎上，通過升主動脈縮窄術（Transverse aor

4、tic constriction,TAC），建立心衰的動物模型，來研究Plin5在壓力負荷性心衰發(fā)生過程中的作用及可能的分子機制，為心衰的治療提供參考。
　　1、Plin5缺失加重TAC誘導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敲除小鼠分別進行升主動脈縮窄術（TAC）。術后四周取各組小鼠心臟，計算小鼠心臟重量（Heart weight,HW）/小鼠整體重量（Body weight，BW）。同時，對

5、小鼠心臟進行HE染色，采用CellSens Entry軟件隨機選擇5個不同視野，計算心肌細胞橫截面積。結果顯示，TAC術后，Plin5敲除小鼠HW/BW相比野生組明顯升高，而且Plin5敲除小鼠心肌細胞橫截面積相比野生組明顯增大。這些結果提示，Plin5缺失加劇TAC誘導的小鼠心肌肥厚。
　　TAC術后四周，應用超聲儀及高頻探頭行經胸二維心臟超聲檢查(M模式)獲得野生型和Plin5敲除小鼠的心動圖，分別測定左室收縮末期內徑(Lef

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

7、，行油紅O染色，結果顯示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未出現明顯變化。TAC術后，小鼠心肌組織內脂滴數量和TG含量，以及心肌組織和血中游離脂肪酸（FFA）水平也出現類似的變化。這些結果表明，Plin5缺失能夠降低心肌組織內

8、脂肪的儲積，而增加游離脂肪酸水平。
　　3、Plin5缺失導致小鼠心肌組織中線粒體數量增多，并且加劇TAC術后的心肌過氧化損傷。
　　取TAC術后四周小鼠心室組織，利用透射電鏡觀察心肌組織超微結構，結果發(fā)現，Plin5缺失增加小鼠心肌細胞中的線粒體數量，而且TAC術后Plin5缺失小鼠心肌細胞中線粒體數量也明顯多于野生型小鼠，盡管TAC術造成心肌細胞線粒體數量的減少。WesternBlot結果顯示，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，表明線粒體數量增加，與電鏡觀察的結果一直。TAC術后，Plin5敲除小鼠的心肌組織中CoxIV和Cytochrome C的蛋白和mRNA水平均出現降低，與野生型小鼠類似。以上結果說明，Plin5缺失能夠增加心肌組織中線粒體的數量。
　　TAC術后4周，取各組小鼠心臟組織，檢測各組小鼠心肌組織中的MDA,SO

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

11、表明，Plin5缺失加劇了TAC導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表達水平升高的程度。
　　TAC術后4周，取各組心室組織，Western Blot測定各組小鼠心肌中PGC-1α與PPARα的表達水平，結果顯示，TAC術后，Plin5敲除和野生型小鼠心肌中PGC-1α與PPARα的表達水平相比假手術組均有明顯升高，而Plin5敲除小鼠的升高更加顯著。同時，Rea

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

13、的作用。研究結果顯示，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張，導致心臟功能下降。進一步的研究發(fā)現，Plin5缺失降低了心臟中脂滴的儲存，并激活PPARα活性，增加線粒體數量，使脂肪酸的氧化速率加快。脂肪酸氧化速度的增加導致心肌細胞內產生過量的ROS，從而導致心肌的脂毒性（Lipotoxicity）損傷，加快了TAC導致的小鼠心衰程度。這些結果提示，Plin5缺失小鼠心肌中脂滴含量明顯減少，刺激PGC