Circulation:短链脂肪酸,衰竭心脏的氧化代谢的替代碳源?

2021-05-09 Nebula MedSci原创

在衰竭的心脏中,短链脂肪酸,或可绕过CPT1活性降低的影响,供应衰竭心脏的能量生成~

衰竭的心脏因线粒体外膜上的肉碱棕榈酰转移酶1(CPT1)的活性降低导致长链脂肪酸(LCFA)氧化受损,从而陷入了能量饥饿的状态。近期研究表明,在衰竭的心脏中,酮氧化水平升高,可以作为氧化ATP生成的替代碳源。

Carley等研究人员假设,另一种短链碳源,即可绕过CPT11的短链脂肪酸(SCFA),或也可类似地供应衰竭心脏的能量生成

通过收缩横主动脉(TAC)诱发大鼠心肌细胞肥大和功能障碍。TAC或假手术后14周,在葡萄糖和LCFA棕榈酸酯存在的情况下,用4碳、13C标记的酮(D3-羟基丁酸酯)或4碳、13C标记的SCFA丁酸盐灌注处理过的大鼠的离体心脏。通过体外13C核磁共振波谱比较了酮和SCFA的氧化,以及短链碳源补偿肥厚性心脏中LCFA氧化受损的能力。

TAC后的心肌细胞肥大反应和CPT1表达变化

TAC导致大鼠心脏病理性肥大,并增加了三羧酸循环中酮类对乙酰辅酶A产生的贡献率(假手术 vs TAC 酮:0.60±0.02 vs 0.70±0.02,p<0.05)。但是,在衰竭心脏中,丁酸相比酮的氧化水平高出了15%(0.803±0.020 TAC SCFA)。在假手术处理的心脏中,SCFA也比酮的氧化水平高出了15%(0.693±0.020 假手术 SCFA)。

尽管SFCA的氧化程度更高,但TAC并未改变短链酰基辅酶A脱氢酶的含量。然而,在人类和大鼠的衰竭心脏中,酰基辅酶A合成酶中链3酶基因的表达水平和蛋白含量均显著增加。

LCFA对肥大心脏的线粒体氧化代谢的贡献

SCFA和酮的氧化增加均以LCFA氧化为代价,但在灌注了SCFA的衰竭心脏中,LCFA对乙酰辅酶A产生的贡献较小(TAC vs 假手术 酮:0.190±0.012 vs 0.3163±0.0360)。

综上,SCFA绕过了CPT1活性降低的影响,代表了衰竭心脏中能量产生的未探索碳源,在衰竭心脏中比酮更容易被氧化

原始出处:

Andrew N. Carley, et al. Short-Chain Fatty Acids Outpace Ketone Oxidation in the Failing Heart. Circulation. 2021;143:1797–1808

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