线粒体三功能酶在脂肪酸代谢中的新功能及其影响心脏能量代谢的机制研究

The myocardium is highly energy- demanding (high metabolic) tissue, and its energy is mainly derived from the oxidation of the free fatty acids in circulation. So far，the mechanism through which fat metabolism disorders affect myocardial metabolism and characteristics of myocardial fatty acid metabolism are still poorly understood. Recently, we used quantitative proteomics analysis of adipocyte differentiation and lipid droplet formation process, surprisingly found that mitochondrial trifunctional enzyme α subunit (HADHA), a catabolic enzyme of fatty acid metabolism, was significantly upregulated in this process, indicating that HADHA may play an important role in anabolic metabolism of fatty acids; Meanwhile, we found that HADHA is related to the cardiac hypertrophy in myocardial hypertrophy proteomics research in SHR. Therefore, hypothesis that: HADHA plays a significant role both in fatty acid synthesis and catabolism, which may be involved in cardiac hypertrophy energy reconstruction. Taking advantage of myocardial hypertrophy model and lipid metabolism model, such as preadipocytes, C.elegans and using RNA interference, Western Blot and retroviral transfection techniques,the present study is aiming at finding the novel function of HADHA in fatty acid metabolism and its molecular mechanisms and explore its impact on myocardial energy metabolism through these exploratory researches in the molecular, cellular and tissue, thereby providing valuable clues in the mechanism and therapy of hypertension cardiac hypertrophy.

心肌能量主要源于循环中脂肪酸氧化分解。迄今对于脂肪代谢紊乱通过何种机制影响心肌代谢仍知之甚少。最近我们利用定量蛋白质组学分析脂肪细胞分化，惊奇的发现线粒体三功能酶α亚基（HADHA）作为脂肪酸分解代谢酶却在脂肪细胞分化过程中发生了显著上调，提示HADHA可能在脂肪酸的合成代谢中发挥了重要作用；同时我们在自发性高血压大鼠（SHR）心肌肥厚蛋白组学中研究发现HADHA与心肌肥厚发生相关。为此，我们提出假说：HADHA在脂肪酸分解及合成代谢均发生作用，这些作用可能参与心肌肥厚能量重构。为验证这个假说，我们将在心肌细胞肥厚模型以及前脂肪细胞、秀丽线虫等脂代谢模型中，采用RNA干扰、逆转录病毒转染等技术，从分子、细胞、组织以及动物整体水平探讨HADHA在脂肪酸代谢中的新功能，及其在心肌能量代谢重构以及心肌肥厚发生过程中的作用机制，以期为高血压心室肥厚的发生机制和治疗靶点的寻找提供新的线索。

心肌能量主要源于循环中脂肪酸氧化分解。脂肪代谢紊乱通过何种机制影响心肌代谢仍知之甚少。我们前期研究发现线粒体三功能酶α亚基（MTPα）在脂肪细胞分化过程中显著上调，同时还发现MTPα表达的改变与心肌肥厚发生相关。我们推测：MTPα可能在脂肪分化中有调控作用，这些作用可能参与心肌肥厚能量重构。首先，我们构建了 MTPα敲减和MTPα 过表达的 3T3-L1并诱导其分化；研究结果显示：MTPα参与了脂肪分化，且在分化过程中起了负调控作用。同时，我们发现过表达 MTPα 的 3T3-L1 细胞中 SIRT1 的表达显著上调；我们推测 MTPα 可能部分通过促进 SIRT1 的表达来抑制脂肪分化。于是，我们在诱导过表达 MTPα 的 3T3-L1分化的同时使用 SIRT1 抑制剂 EX-527 处理细胞，结果显示，EX-527明显抑制了 SIRT1 的表达，同时补救了过表达 MTPα 导致的 3T3-L1分化障碍。同时，我们还发现增加 3T3-L1 前脂肪细胞中 MTPα 表达后，细胞增殖相关基因的表达明显下降。最后，我们通过在体脂肪分化模型发现：转染对照病毒(ovCON)的 3T3-F442A 前脂肪细胞分化良好；而转染 MTPα 过表达病毒(ovMTPα)的3T3-F442A出现分化障碍；综上所述， MTPα可通过抑制前脂肪细胞增殖及促进SIRT1的表达，从而抑制了脂肪分化。MTPα可能成为治疗肥胖及其相关疾病的潜在分子靶点。