高脂诱导心肌损伤的新机制：BECN1介导的非经典自噬调控的线粒体自噬

Although autophagy is important in metabolic disorder induced cardiac dysfunction, whether it’s adaptive or detrimental is still controversial. Alternative autophagy was found in recent years but still to be known. Moderate mitophagy is vital to maintain mitochondrial homeostasis thus preserve cardiac function. It was reported that Mitophagy is primarily due to alternative autophagy but not conventional autophagy. Our pre-study found that high fat diet induced cardiac dysfunction was reversed in BECN-1-KD, a mouse model lack of both conventional and alternative autophagy. Our immunoblot result further suggested the important pathological role of alternative autophagy and mitophagy. This proposal is designed to examine the role of alternative autophagy in high fat diet induced cardiac dysfunction, and its regulation of mitophagy. Successful completion of these studies will provide the scientific framework for translational approaches using small molecule regulators of autophagy and mitochondrial function with the long-term goal of limiting HFD-induced heart defect.

自噬在代谢障碍相关心功能障碍中具有关键作用，但其究竟是适应性保护还是损伤性机制目前尚有争议。近年来非经典自噬途径一经发现便备受关注，而在高脂模型中的作用我们仍知之甚少。适度的线粒体自噬是维持线粒体稳态的基础，近期研究报道线粒体自噬更依赖于非经典自噬的调控。本课题组预实验结果发现，在经典自噬和非经典自噬均受抑制的BECN-1-KD小鼠中，高脂诱导的心功能损伤没有加重反而得到逆转，蛋白水平结果提示这可能是通过非经典自噬途径对线粒体自噬的调节从而作用于心肌细胞线粒体稳态并最终影响心肌舒缩功能。本研究拟采用基因小鼠、成体小鼠分离的心肌细胞和细胞系实验并结合CRISPR/Cas9基因沉默技术，旨在阐明非经典自噬在高脂诱导的心功能损伤中的作用以及对线粒体自噬和线粒体稳态的调控，进一步深化对高脂饮食相关的心肌损伤的发病机制的认识，为新的治疗靶点提供理论依据。

背景:除了传统的自噬通路，一种新型的Rab 9依赖的选择性自噬通路在代谢性肌病的发病机制中逐渐被广大学者报道。自噬和线粒体自噬在代谢性心肌病中的调控机制尚不清楚。Beclin 1是一种自噬蛋白同时参与传统和Rab 9依赖的选择性自噬通路。在这项研究中，我们使用高脂饮食(HFD)构建代谢性心肌病模型，并用软脂酸(PA)构建细胞模型，探索beiclin 1（BCN-KD）对代谢性心肌病自噬通路的影响。.方法:野生型(WT)和BCN-KD动物分别饲在高脂饲料(60%千卡)或正常饲料(10%千卡)喂养条件下饲养24周。所有动物均进行糖耐量试验检测，并采用动缘探测系统检测单个心肌细胞机械功能。H9C2心肌细胞系使用软脂酸150mM刺激24小时构建细胞模型，采用免疫印迹法检测传统自噬(Atg5)和选择性自噬(Rab 9)，以及线粒体自噬途径(Parkin, Bnip3)的关键分子的表达变化。.结果:HFD显著降低了WT和BCN-KD小鼠的摄食量。功能研究发现，HFD显著降低WT小鼠糖耐量和心肌细胞机械功能，如降低收缩峰值，降低最大收缩和舒张速率，以及延长舒张持续时间，BCN-KD可以逆转HFD诱导的小鼠糖耐量和心肌细胞机械功能损伤。体内外实验均表明，高脂刺激显著降低了Beclin1的蛋白表达，激活了选择性自噬(Rab 9增加)和线粒体自噬(Bnip3增加和Parkin减少)通路。BCN-KD对传统的自噬通路(Atg5表达)无影响，但进一步激活了HFD诱导的选择性自噬和线粒体自噬通路。同时，我们还发现BCN-KD 可以逆转HFD诱导的AMPK (mitophagy相关通路)和PGC-1ɑ (线粒体生物转化途径)的磷酸化。.结论:敲除Beclin1可能通过Rab 9介导的自噬和Bnip3依赖的线粒体自噬途径保护HFD诱导的代谢性心肌病。.临床意义:我们的研究结果证明了Rab 9依赖的选择性自噬和线粒体自噬在HFD诱导的心肌病中的作用，为基于靶点的药物干预提供了更多证据。