EETs调控AMPK-mTORC1-TFEB信号通路介导的脂质自噬对心肌脂质代谢的影响及其机制研究

Cardiac lipid accumulation induced lipotoxicity is one of the vital pathophysiological mechanisms of obese associated cardiac dysfunction. Autophagy is a self-conservative cellular mechanism to degrade and recycle unwanted or damaged cell debris. The selective degradation of lipid referred to lipophagy. Recent studies identified that lipophagy is a new pathway for lipid metabolism, which is mainly regulated by AMPK-mTORC1-TFEB signaling pathway. Our previous studies found that EETs can upregulate cardiac AMPK signaling pathway, EETs and autophagy may have been involved in lipid metabolism. However, whether EETs can activate AMPK-mTORC1-TFEB pathway to facilitate cardiac lipophagy, then inhibit cardiac lipid accumulation, attenuate cardiac lipotoxicity, and finally improve obese associated cardiac dysfunction, were still unknown. In current study, we will apply cardiac specific CYP2J2 overexpression mice and global Ephx2 gene knockout mice to establish cardiac lipid accumulation animal model, which elevated cardiac and circulating EETs, by which the potential relationships among EETs, AMPK-mTORC1-TFEB signal pathway, lipopahgy, cardiac lipid accumulation and lipotoxicity will be illustrated. We will provide new therapeutic strategies for treatment of obese associated cardiac dysfunction.

心肌脂质沉积导致的脂毒性是肥胖相关心功能不全的重要机制。自噬是细胞内成分在溶酶体中降解的过程，当自噬选择性降解脂质时，称为脂质自噬。新近研究发现脂质自噬是脂质代谢的又一途径，它主要被AMPK-mTORC1-TFEB信号通路调控。我们前期的研究发现，EETs能激活心肌中的AMPK信号通道，EETs可能与自噬共同参与心肌脂质代谢，但具体机制尚不清楚。因此，我们提出EETs启动心肌AMPK-mTORC1-TFEB信号通路促进脂质自噬，减轻心脏脂毒性，改善肥胖相关心功能不全的假说。本研究拟建立心肌脂质沉积的动物模型和细胞模型，利用心肌CYP2J2过表达和Ephx2基因敲除等多途径上调EETs，探讨EETs对心肌脂质沉积、脂毒性的作用，并深入剖析EETs，AMPK-mTORC1-TFEB信号通路，脂质自噬和心肌脂质沉积、心肌脂毒性之间的关系，为肥胖相关心功能不全的防治提供新的治疗策略。

心肌脂质沉积导致的脂毒性是肥胖相关心功能不全的重要机制。自噬是细胞内成分在溶酶体中降解的过程，当自噬选择性降解脂质时，称为脂质自噬。新近研究发现脂质自噬是脂质代谢的又一途径，它主要被AMPK-mTORC1信号通路调控。我们前期的研究发现，EETs能激活心肌中的AMPK信号通道，EETs可能与自噬共同参与心肌脂质代谢，但具体机制尚不清楚。因此，我们提出EETs启动心肌AMPK-mTORC1信号通路促进脂质自噬，减轻心脏脂毒性，改善肥胖相关心功能不全的假说。为了验证这一假说，我们设计了体内和体外的试验，结果汇报如下：首先，我们通过高脂饮食喂养Ephx2(-/-)小鼠（sEH KO）和野生型（WT）小鼠建立肥胖相关的脂毒性心肌病模型。分别给予正常饮食和高脂饮食24周后， sEH基因敲除能减轻高脂饮食诱导的小鼠肥胖。小鼠心脏彩超的检测提示sEH基因敲除能抑制心肌肥厚，改善心肌顺应性。心肌组织冰冻切片油红O染色、透射电镜，以及对心肌组织甘油三脂的定量，发现高脂饮食24周能诱导大量的脂质在小鼠心肌组织沉积，sEH基因敲除能明显减轻脂质在心肌的沉积。进一步检测心肌组织中跟脂质合成、分解代谢相关的基因变化情况，结果显示，sEH基因敲除可能通过下调心肌脂质合成的基因，上调脂质分解代谢基因来参与高脂饮食诱导的心肌脂质沉积。接下来，在观察电镜的过程中，我们注意到WT+HFD组的自噬泡数量低于其他组，sEH KO+HFD组自噬泡数量明显多于WT+HFD组。同时发现sEHKO上调AMPK-mTOR, 激活自噬，从而推论自噬潮的激活可能参与了心肌脂质的代谢减轻沉积。这一结论在体外分离的WT和sEH KO小鼠心肌细胞建立的脂质沉积模型中也得到了支持。最后，我们阐明了EETs对心肌脂质沉积的直接影响。14,15-EETs+AUDA显著减轻PA诱导的心肌细胞脂质沉积，抑制自噬流的早期阶段或晚期阶段都会减弱14,15-EETs+AUDA促进脂质代谢的作用，这进一步支持了14,15-EETs+AUDA通过上调自噬流促进心肌细胞中的脂质降解。综上，sEH 敲除上调AMPK-mTORC1信号通路激活脂质自噬，后者减轻心肌脂质沉积，减少心肌脂毒性，改善心功能。为研究肥胖患者心功能不全的防治提供依据。