心肌梗死后心肌纤维化小鼠心肌线粒体功能和能量代谢重塑相关性的转录组学分析

摘要

目的 探究心肌梗死小鼠心肌纤维化过程中线粒体呼吸功能的变化，阐述其与糖酵解通量增加的相关性。方法 选取40只C57BL/6N小鼠，随机分为实验组（心肌梗死组）和对照组（假手术组），20只/组。实验组采用结扎冠状动脉左前降支的方法构建小鼠心肌梗死模型，对照组除不对左前降支进行结扎外，其他操作均与实验组相同。选取心肌梗死后28 d和假手术组小鼠各5只进行安乐死取材，取左心室组织样本进行转录组学测序，采用FPKM法计算基因表达量，寻找差异表达基因。并通过GO和KEGG数据库对差异基因进行富集分析，寻找影响疾病进程的相关通路。通过绘制热图，展示富集分析中显示的通路和相关基因的表达差异，并对体外培养的小鼠原代CFs通过促纤维化激动剂TGF-β1或溶剂对照干预，通过Seahorse实验检测其线粒体呼吸和糖酵解水平。结果 通过心脏大体图和心脏超声验证心梗模型构建成功，心肌梗死组舒张期左心室内径增加（P<0.05），收缩期左心室内径增加更为显著（P<0.001），左心室射血分数明显下降，差异有统计学意义（P<0.0001）。与假手术组相比，心肌梗死组上调基因124个，下调基因106个。GO和KEGG富集分析显示差异表达基因显著富集在脂肪酸代谢、细胞器等代谢通路和线粒体中。基因表达热图显示脂肪酸β氧化和线粒体功能障碍，相反糖酵解水平增加。Seahorse实验中，与溶剂对照组（Vehicle组）相比，TGF-β1干预组心肌成纤维细胞基础和最大呼吸水平明显降低，基础和最大糖酵解水平升高，差异均有统计学意义（P<0.0001）。结论 在心肌纤维化过程中，心肌成纤维细胞能量代谢重塑，线粒体功能下降，相反更倾向于通过糖酵解产生能量。

关键词

转录组学 / 心肌梗死 / 心肌纤维化 / 线粒体 / 糖酵解 / 心肌成纤维细胞

基金资助

军委科技委基础加强研究重大项目（2019-JCJQ-ZD-195-00）