研究背景:肥胖被认为是心血管疾病的独立危险因素,在一定程度上导致了心脏结构与功能的改变。尽管治疗的药物与方法不断更新,但由于其复杂的发病机制,肥胖引GW-572016起的心血管疾病的患病率依旧持续升高。近年来研究表明肾素-血管紧张素系统(Renin-angiotensin system,RAS)参与了肥胖、糖尿病等相关疾病的发生发展。实验表明,肥胖时RAS的活性显著增加。然而,RAS在肥胖引起的心功能障碍中的作用机制仍不明了。心脏需要大量能量来维持其正常功能。在肥胖患者中,由于心脏对底物脂肪酸和葡萄糖氧化利用失衡,导致能量供应Erdafitinib小鼠不足,进而引起心脏功能障碍。血管紧张素Ⅱ(Angiotensin Ⅱ,Ang Ⅱ)主要通过血管紧张素Ⅱ 1型受体(Angiotensin Ⅱ type 1receptor,AT1R)调节心脏功能。已有研究发现,Ang Ⅱ升高可改变脂肪酸氧化与碳水化合物氧化程度,并介导线粒体呼吸酶损伤。这些研究表明RAS参与心脏糖脂代谢,与线粒体能量供应密切相关。因此,本研究拟建立大鼠肥胖模型,探究RAS在心功能障碍时能量代谢中的影响。目的:肥胖引起的心功能障碍伴随着RAS的过度激活,但二者的内在机制尚不明确。本研究通过观察AT1aR敲除在高脂饮食诱导肥胖中的心脏能量代谢及心脏功能的改变,探讨Ang Ⅱ在肥胖引发的心功能不全中的作用及机制。方法:1.建立AT1aR基因敲除型(AT1aR gene knockout type,AT1aR~(-/-))纯合子大鼠。将雄性野生型(Wild type,WT)和AT1aR~(-/-)SD大鼠各自分为2组,喂食普通饲料(Normal diet,ND)和高脂饲料(High-fat diet,HFD),饲养在SPF实验动物室中12周。2.喂养期间每周记录大鼠体重改变,直至12周后,测量4组大鼠的空腹血糖,进行口服葡萄糖耐量实验和胰岛素耐量实验。12周末,使用超声心动图检测心功能,最后大鼠行颈动脉插管,通过BL-420记录血压数值。3.大鼠采血,取心脏组织。通过试剂盒测定血清脂质相关指标、心肌ATP含量以及线粒体呼吸链复合体V活性,ELISA法测血清和心肌血管紧张素Ⅱ含量。H&E染色观察心脏结构变化,油红O染色观察心肌脂滴沉积。4.Western blot检测血管紧张素Ⅱ 2型受体(AT2R)、肉碱棕榈酰转移酶1(Carnitine palmitoyl transferase 1B,CPT1B)、脂肪酸转位酶(Fatty acid translocase/cluster of differentiation 36,CD36)、磷酸化的丙酮酸脱氢酶(Phosphorylated pyruvate dehydrogenase,P-PDH)、丙酮酸脱氢酶(Pyruvate dehydrogenase,PDH)、线粒体融合蛋白2(Mitochondrial fusion protein 2,MFN2)、动力蛋白相关蛋白1(Dynamin-related protein 1,DRP1)与线粒体分裂蛋白1(Mitochondrial fission protein 1,FIS1)的蛋白表达。5.RT-PCR检测AT1aR、己糖激酶(Hexokinase 2,HK2)、磷酸果糖激酶1(Phosphofructokinase 1,PFK1)、丙酮酸激酶(Pyruvate kinase,PK)、CD36、中链酰基辅酶A脱氢酶(Medium-chain acyl-Co A dehydrogenase,ACADM)、酰基辅酶A氧化酶1(Acyl-Co A oxidase 1,ACOX1)、过氧化物酶体增殖物激活受体(Peroxisome proliferator activator receptorα/γ/δ,PPARα/γ/δ)与PPARγ辅激活因子1(PPARγcoactivator-1α,PGC-1α)的m RNA水平。结果:1.AT1aR敲除改善高脂饮食引起的肥胖和代谢紊乱AT1aR~(-/-)-HFD大鼠的体重明显低于WT-HFD大鼠。与WT-HFD大鼠相比,AT1aR敲除显著降低了空腹血糖、血压以及总胆固醇、甘油三酯、游离脂肪酸和低密度脂蛋白胆固醇,提高了葡萄糖耐量和胰岛素敏感性。2.AT1aR敲除改善高脂饮食引起的心功能障碍与WT-HFD大鼠相比,AT1aR~(-/-)-HFD大鼠左室射血分数和左室短轴缩短率明显升高,左室收缩末期内径和左室收缩末期容积则降低。3.AT1aR敲除减轻高脂饮食诱导的心肌细胞肥大和脂质沉积H&E染色显示WT-HFD大鼠心肌细胞明显肥大,AT1aR敲除可以明显改善大鼠心肌细胞肥大。油红O染色结果显示WT-HFD大鼠心肌细胞内出现大量细小脂滴,而AT1aR~(-/-)-HFD大鼠脂滴明显减少。与WT-HFD大鼠相比,AT1aR~(-/-)-HFD大鼠的心重/体重比改变较小。4.AT1aR敲除减弱肥胖大鼠的RAS活性和心脏供能不足WT-HFD大鼠与WT大鼠相比,Ang Ⅱ水平和AT1aR基因水平升高。与WT-HFD大鼠相比,AT1aR~(-/-)-HFD大鼠Ang Ⅱ的水平降低,心肌ATP含量升高。5.AT1aR敲除改善肥胖大鼠心肌葡萄糖氧化功能受损与普通饲料喂养的WT大鼠相比,高脂饲料喂养的WT大鼠HK2、PFK1和PK基因水平明显下调,而AT1aR基因敲除减轻了这些改变。Western blot结果表明,与WT-HFD大鼠相比,AT1aR~(-/-)-HFD大鼠P-PDH蛋白水平下调。6.AT1aR敲除减弱肥胖大鼠心肌的脂肪酸氧化代谢失衡Western blot结果表明AT1aR~(-/-)-HFD大鼠CD36、CPT1B的蛋白表达高于WT-HFD大鼠,CD36的基因水平也与此一致。RT-PCR显示,WT-HFD大鼠ACADM、ACOX1、PPARα、PPARδ和PGC-1α的基因水平显著降低,PPARγ基因水平明显升高,而AT1aR基因敲除可以减轻这些变化。7.AT1aR敲除减轻高脂饮食对心肌线粒体动力学蛋白等的影响与WT大鼠相比,WT-HFD大鼠线粒体融合蛋白MFBio-based nanocompositeN2的蛋白表达下降,线粒体分裂蛋白FIS1和DRP1的蛋白表达明显升高,而AT1aR敲除减弱了高脂饮食对线粒体融合与分裂蛋白的影响。并且AT1aR~(-/-)-HFD大鼠线粒体呼吸链复合体V的活性高于WT-HFD大鼠。结论:AT1aR敲除通过增强葡萄糖和脂肪酸氧化,调节线粒体动力学蛋白改变,促进心脏能量供应,从而改善高脂饮食诱导的心功能障碍。