鐵蛋白-鐵死亡與心肌病

    心力衰竭是大多數(shù)原發(fā)性心血管疾病的最終臨床結(jié)局。鐵穩(wěn)態(tài)是所有哺乳動(dòng)物細(xì)胞正常運(yùn)作所必需的，對(duì)于正常心臟功能至關(guān)重要。鐵蛋白（FTH），一種包含24條重FTH和輕鏈FTL亞基的球形雜聚物，通過(guò)儲(chǔ)存過(guò)量的細(xì)胞鐵在鐵代謝中發(fā)揮重要作用。鐵死亡的特征是鐵依賴性脂質(zhì)過(guò)氧化物的積累，鐵蛋白與鐵死亡聯(lián)系緊密。FTH和FTH相關(guān)的鐵死亡在心臟中的作用尚待探索。

技術(shù)路線：

結(jié) 果：
1. FthMCK / MCK小鼠發(fā)展為輕度心肌病
    測(cè)量2和6個(gè)月齡的心功能來(lái)檢查FthMCK / MCK小鼠的表型。測(cè)量血清天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶（AST），乳酸脫氫酶（LDH），心臟肌鈣蛋白I（cTn-I）和肌酸激酶-MB（CK-MB）這四種心臟損傷生物標(biāo)志物的水平，發(fā)現(xiàn)6月齡FthMCK / MCK小鼠的所有四種酶均比對(duì)照組小鼠高。心力衰竭有關(guān)的三個(gè)基因Nppa，Nppb和Myh7在6月齡FthMCK / MCK小鼠心臟中表達(dá)增加。然而，2或6個(gè)月大時(shí)FthMCK / MCK小鼠并未發(fā)展心臟肥大，心臟組織切片顯示小鼠具有明顯的心臟纖維化。

2. FthMCK / MCK小鼠出現(xiàn)心臟鐵缺乏癥，并且ROS產(chǎn)生增加
    FthMCK / MCK小鼠在2個(gè)月和6個(gè)月時(shí)心臟鐵水平降低，但血清或骨骼肌鐵水平?jīng)]變化。受損心臟中轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1下調(diào)和鐵輸出蛋白上調(diào)，反映FthMCK / MCK小鼠的鐵代謝異常。FthMCK / MCK小鼠體內(nèi)氧化應(yīng)激的增加。這些表明，心臟鐵蛋白的鐵存儲(chǔ)功能在維持心臟鐵穩(wěn)態(tài)和防止氧化應(yīng)激中起著關(guān)鍵作用。

3. 補(bǔ)充鐵可引起FthMCK / MCK小鼠嚴(yán)重左心室肥大和心臟損傷
    給FthMCK / MCK小鼠喂高鐵飲食（HID）4周。增加兩種基因型鼠的心臟鐵水平，小鼠心臟中的鐵蓄積較少，膳食鐵的補(bǔ)充并沒(méi)有改善臨床結(jié)果。小鼠出現(xiàn)明顯的左心室肥大和心/體重比增加，肺/體重比也增加，出現(xiàn)肺充血，顯示出典型心衰。小鼠心臟功能嚴(yán)重受損，血清心臟酶增加，左室肥大，體內(nèi)心肌細(xì)胞線粒體紊亂，嵴密度降低。表明線粒體功能受損。

4. 高鐵喂養(yǎng)的FthMCK / MCK小鼠中，鐵誘導(dǎo)的心肌病與鐵死亡相關(guān)
    為確定FthMCK / MCK小鼠心力衰竭發(fā)展的分子機(jī)制，在喂食ND或HID的FthMCK / MCK小鼠和對(duì)照鼠（Fthflox / flox）中均進(jìn)行RNA-seq分析。KEGG分析表明，鐵死亡和谷胱甘肽代謝在Fth缺乏小鼠心肌病中起重要作用。HID喂養(yǎng)的FthMCK / MCK小鼠心臟GSH水平降低，測(cè)量GSH合成和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中涉及的幾個(gè)關(guān)鍵基因，發(fā)現(xiàn)心臟Slc7a11的表達(dá)降低，引起胱氨酸攝取降低。心臟鐵死亡標(biāo)記物Ptgs2增加，脂質(zhì)過(guò)氧化增加。

5. 高鐵喂養(yǎng)的FthMyh6 / Myh6小鼠患有心臟鐵死亡并發(fā)展為L(zhǎng)V肥大
    FthMyh6 / Myh6后代以預(yù)期的孟德?tīng)柋嚷食錾?，幾乎沒(méi)有心臟Fth的表達(dá)，HID喂養(yǎng)的FthMyh6 / Myh6小鼠出現(xiàn)左室肥大，血清LDL和CK-MB水平升高，心臟Myh7表達(dá)升高，有典型的心力衰竭表型，總心臟非血紅素鐵水平降低。鐵死亡水平升高，Slc7a11 mRNA水平、谷胱甘肽、谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽比率和胱氨酸含量降低。這些表明FthMyh6 / Myh6小鼠的表型與FthMCK / MCK小鼠基本相同，特別是在高鐵飲食時(shí)。

6. Ferrostatin-1可預(yù)防FthMCK / MCK小鼠中鐵超負(fù)荷引起的心臟損傷
    接下來(lái)，檢驗(yàn)鐵死亡在肥厚型心肌病中的致病作用。HID喂養(yǎng)4周時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)thMCK / MCK小鼠腹膜內(nèi)注射鐵死亡抑制劑Fer-1，發(fā)現(xiàn)Fer-1處理可保護(hù)HID喂養(yǎng)的FthMCK / MCK小鼠免受左室肥厚以及心臟損傷和心肌細(xì)胞死亡。

7. 過(guò)表達(dá)Slc7a11減少HID喂養(yǎng)的FthMCK / MCK小鼠的心臟鐵死亡
    發(fā)現(xiàn)在心肌細(xì)胞中過(guò)表達(dá)Slc7a11可恢復(fù)HID喂養(yǎng)FthMCK / MCK小鼠心臟GSH和胱氨酸水平，并降低鐵死亡。此外，Slc7a11過(guò)表達(dá)防止心臟肥大，心肌酶降低至對(duì)照水平，預(yù)防心臟收縮功能受損，完全預(yù)防心臟纖維化。以上表明在心肌細(xì)胞中過(guò)表達(dá)Slc7a11可以抑制心肌鐵死亡，并預(yù)防心力衰竭，從而改善Fth缺陷小鼠在鐵超載條件下的心臟功能。

總 結(jié)：
    1.產(chǎn)生兩種不同的心肌特異性Fth缺陷小鼠系，顯示出鐵水平減少，氧化應(yīng)激增加和心臟鐵死亡。
    2.在Fth缺陷小鼠中補(bǔ)充鐵可通過(guò)抑制Slc7a11介導(dǎo)的谷胱甘肽生產(chǎn)引起心肌鐵死亡和肥大。
    3.在Fth缺乏的心肌細(xì)胞中過(guò)表達(dá)Slc7a11可通過(guò)增加細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽水平減少心肌損傷。
    4.鐵蛋白在鐵死亡中的作用，其主要調(diào)控因子Slc7a11參與心肌病的治療，提示心肌病和心力衰竭的潛在新治療策略。