文摘
尽管许多肥胖者normoglycemic和无症状的代谢疾病并发症,这种明显的健康状态可能是用词不当。由于心脏衰竭死亡率的主要原因肥胖,我们调查的影响血红素加氧酶(HO)在心脏衰竭在肥胖和代谢疾病并发症normoglycemic Zucker-fatty老鼠(ZFs)。治疗与HO-inducer,氯高铁血红素,减少心力衰竭的标志,如骨桥蛋白和osteoprotegerin,减少左室(LV)肥大和纤维化,细胞外基质/ profibrotic蛋白质包括胶原IV,纤连蛋白,TGF -1,降低心脏病变。此外,氯高铁血红素抑制炎症,减轻巨噬细胞化学引诱物蛋白1,macrophage-inflammatory蛋白1α,TNF -、il - 6和il - 1但atrial-natriuretic肽(ANP)增强脂联素,何活动,胰岛素敏感性和葡萄糖代谢。相应地,氯高铁血红素改善血流动力学/超声心动图参数包括LV-diastolic壁厚,LV-systolic墙厚度、平均动脉压,arterial-systolic压力,arterial-diastolic压力,LV-developed压力,+ dP / dt,心输出量。相反,HO-inhibitor,亚锡mesoporphyrin无效氯高铁血红素效应,加剧炎症/氧化的侮辱和加重胰岛素抵抗(HOMA-index)。我们得出结论,在胰岛素信号和扰动心脏功能可能先驱在肥胖明显高血糖和心脏衰竭。重要的是,氯高铁血红素改善心脏功能通过抑制心脏衰竭的标记,LV肥大,心脏损伤,细胞外基质/ profibrotic蛋白质,和炎症/氧化介质,而与此同时提高HO-adiponectin-ANP轴。
1。介绍
最近升级的肥胖在每一段的人口包括儿童,青少年,成年人造成巨大卫生挑战的巨大的社会经济负担(1,2]。对卫生保健系统的影响可能会变得不可持续的考虑到许多慢性疾病,如2型糖尿病、血脂异常、高血压、和其他相关代谢疾病与肥胖相关的并发症(1- - - - - -3]。心脏并发症包括心力衰竭是肥胖者的死亡率的主要原因。肥胖会导致lipotoxicity和脂肪组织功能紊乱与肿瘤坏死因子等发病的过度生产(肿瘤坏死因子-il - 1)和白介素6 (il - 6),都是与心脏衰竭及相关代谢疾病并发症(4,5]。然而,肥胖可能不总是转化为这些并发症的风险增加6]。一些肥胖的人被称为“新陈代谢健康型”是防止与肥胖相关的代谢疾病。”这些“新陈代谢健康型肥胖个体胰岛素敏感的脂质代谢和心脏功能类似于正常健康的瘦个体,形成鲜明对比的“新陈代谢不健康”肥胖者患代谢疾病并发症的风险(高6]。然而,明显“新陈代谢健康型肥胖的健康subphenotype可能用词不当,因为代谢综合征的发展的几个特点正在观察到许多以前体现了健康的成年人肥胖表型(7),这表明患者健康的肥胖表现型可能不会保持健康对他们的整个生活。几个参数包括环境和行为因素可能修改肥胖subphenotypes,从健康不健康。健康的肥胖者能否保持胰岛素敏感性在整个生命或健康的肥胖是否仅仅是延迟性肥胖相关的代谢疾病并发症必须澄清。
在肥胖、过度的氧化应激,强烈的炎症活动,胰岛素抵抗,放松管制的脂质代谢,改变葡萄糖代谢,受损的线粒体生物起源的病理生理学驱动力在心脏功能障碍的早期阶段。许多心脏并发症的共同分母高架由于炎症浸润的巨噬细胞M1表型(8]。一般情况下,巨噬细胞表现出两种不同的形式被称为“古典”或M1表型和“另类”或M2表型(8),每个表型表达不同的表面受体模式时应对不同的刺激。M1表型刺激炎症而M2表型缓解炎症(8]。在巨噬细胞浸润,M1表型是由不同的趋化因子包括刺激巨噬细胞炎性蛋白1α(MIP-1)、趋化因子(碳碳主题)ligand-3 (CCL3))和巨噬细胞化学引诱物蛋白1 ((MCP-1) [9),趋化因子(碳碳主题ligand-2 (CCL2)) (9]。激活的巨噬细胞M1表型通常是与高浓度的促炎细胞因子包括TNF -、il - 6和il - 1(10- - - - - -12]。此外,巨噬细胞M1表型的水平,MCP-1, TNF -、il - 6和il - 1在肥胖和胰岛素抵抗[升高9,10,13),而这些因素在心力衰竭(发挥重要的病理生理学作用4]。在肥胖、标记等心力衰竭的骨桥蛋白(14]和osteoprotegerin [15][升高16,17]。同样,细胞外基质的水平/ profibrotic蛋白质转化生长因子β(TGF -炎症在肥胖)、胶原蛋白、纤连蛋白是(18]。因此,在肥胖高架趋化因子、细胞因子和增加macrophage-M1渗透将一致行动与增加细胞外基质蛋白质/ profibrotic和心脏衰竭加重心脏组织破坏和影响心脏功能。因此,小说策略能够选择性地抑制巨噬细胞M1表型,促炎细胞因子/趋化因子和细胞外基质/ profibrotic蛋白质是必要的。
在许多病理生理条件下,各种应激反应免疫调节蛋白,包括血红素加氧酶(HO-1),作为先天防御机制被激活(19- - - - - -22]。然而,病理生理激活HO-1只能导致一个短暂的或边际增加HO活性低于阈值需要激活下游信号组件通过HO系统引出cytoprotective效果,所以一个健壮且可战胜的增加与HO HO活动诱发可能需要像氯高铁血红素对心脏保护23- - - - - -27]。一般来说,何由两个主要的亚型(HO-1或诱导)和(HO-2或本构),主要负责HO的抗氧化和抗炎作用28]。我们最近报道的心血管效应HO系统Zucker糖尿病老鼠脂肪(二台)13),一个模型的特点是肥胖、胰岛素抵抗和公开的高血糖。然而,由于高血糖的二台,其病理生理概要文件不反光的个体被称为“新陈代谢健康,”子类型的肥胖的特点是normoglycemia [7]。鉴于代谢疾病并发症的发病率正在增加在许多成年人之前体现了新陈代谢健康型肥胖表型(7密切),小说研究和动物模型,模拟病理生理的新陈代谢健康型肥胖子类型是必要的。因此,本研究将探讨HO系统在代谢疾病并发症的影响Zucker肥老鼠(ZFs),一个肥胖模型normoglycemia和代谢疾病的并发症(29日]密切模仿新陈代谢健康型肥胖的病理生理概要个人normoglycemia和明显的健康状态。尽管cytoprotective HO系统,其影响在ZFs心肌病仍有待阐明。
因为不正常的胰岛素信号,肥胖、炎症、升高和心脏肥大心脏衰竭的先声,本研究还将探讨的多方面机制HO系统在ZFs保护心脏功能。氯高铁血红素的调节HO系统是否能够调节巨噬细胞极化对M2表型充分发挥炎症,抑制促炎M1表型的时候,将被评估。刺激巨噬细胞浸润,像MIP-1趋化因子和MCP-19],HO系统的影响在这些趋化因子在ZFs尚未报道,这项研究还将确定左室MIP-1MCP-1和关联的变化这些趋化因子的表达促炎macrophage-M1表型在ZFs的左心室。同样,氯高铁血红素的治疗效果的重要标志的心脏衰竭,如骨桥蛋白(13]和osteoprotegerin [14)将调查。重要的是,没有研究报道的骨桥蛋白的表达水平和osteoprotegerin ZFs的心肌组织。因此本研究将推出多方面机制氯高铁血红素疗法改善心脏功能在肥胖和胰岛素信号。
2。材料和方法
2.1。动物、治疗组和生化参数
我们的实验协议是符合保健指南和使用实验动物加拿大委员会规定的动物保健和美国国立卫生研究院(NIH没有出版。85 - 23,1996年修订),萨斯喀彻温省大学动物伦理委员会的批准。男性ZFs(12周)和性别/年龄Zucker精益(ZL)老鼠从查尔斯河实验室购买(美国马Willington)。动物们被安置在21°C 12小时光/暗周期,与标准实验室chow美联储,能获得饮用水随意。
HO-inducer, i.p氯高铁血红素(30毫克/公斤。,Sigma, St Louis, MO, USA), and HO-blocker stannous-mesoporphyrin ((SnMP) 2 mg/100 g body weight i.p.) were purchased from Porphyrin Products (Logan, UT, USA), and prepared as we previously reported and administered biweekly for 8 weeks [13,30.,31日]。年龄在16周,实验组动物被随机分配到以下(每组):(A)控制(ZF和ZL), (B) hemin-treated ZF和ZL (C) ZF +氯高铁血红素+ SnMP和(D) ZF +车辆溶解氯高铁血红素和SnMP。
在治疗期间体重和血糖监测在每周一次的例行公事。体重测量使用数字资产(模型梅特勒PE1600,梅特勒仪器公司、Greifensee、瑞士苏黎世)。在8周治疗期的结束,动物是24周的年龄。一天杀死之前,代谢的笼子里的动物禁食24小时尿液收集和体重。收缩压是由非侵入式tail-cuff方法(模型29-SSP,哈佛装置,蒙特利尔,加拿大),而米勒Mikro-Tip ultra-miniature提示传感器压力传感器导管(哈佛装置模型spr - 407,蒙特利尔,加拿大)入侵血流动力学参数。此外,Vevo 660高频超声波机(VisualSonics,马卡姆,加拿大)配备表成像用于超声心动图测量是我们之前报道13]。与戊巴比妥钠麻醉动物后(50毫克/公斤i.p),血液通过心脏穿刺收集,心脏是清洁和重分析天平(Dietikon Precisa仪器有限公司,瑞士)正如我们之前报道(32]。从心脏心房被移除和右心室自由墙分开左心室包括隔我们之前报道32]。
室HO活性评价spectrophotometrically正如我们之前报道(30.,32]。ELISA试剂盒用于HO-1 (Stressgen-Assay设计,安阿伯市,美国),脂联素(凤凰制药公司,伯林盖姆、钙、美国),TNF -、il - 6和il - 1(Immuno-Biological实验室有限公司、群马县、日本),MIP-1和MCP-1 (OmniKine,测定生物科技公司公司,桑尼维尔,美国)(33,34),同时为8-isoprostane EIA试剂盒、ANP ET-1、cGMP,包从开曼群岛购买了胆固醇和甘油三酯(美国开曼化工、安阿伯、MI)制造商的指令作为我们报道后13,30.,32]。腹腔内葡萄糖耐量试验(IPGTT)和内稳态模型评估胰岛素抵抗(HOMA-IR)作为我们之前报道30.]。
2.2。组织学、形态学和免疫组织化学分析左心室
组织学和形态学分析作为我们之前描述的35]。部分5μ米被削减和苏木精和伊红染色进行组织学分析。马森的三色的染色检测左室胶原沉积。Morphometrical评价左室纵肌细胞厚度是由随机测量30从每个实验组心肌纤维通过盲研究员使用显微镜(Aperio扫描范围模型CS, Aperio Technologies Inc。Vista, CA,美国)和分析使用Aperio图像范围V11.2.0.780软件(Aperio e-Pathology解决方案,Vista、钙、美国)。形态学评估左室部分胶原沉积的访问使用Aperio透视仪(Aperio Technologies Inc。Vista、钙、美国)。每个室部分被放大了200倍,20个随机拍摄拍摄每张幻灯片(图像每组)随后进了半定量的蒙蔽研究员为我们之前报道13,35]。
免疫组织化学是我们之前报道36]。部分5μm室组织的治疗与牛血清白蛋白在磷酸盐阻止非特异性染色和孵化隔夜ED1(1: 500稀释,sc - 59103,圣克鲁斯生物技术、钙、美国)。后来的部分处理与山羊anti-mouse免疫球蛋白30分钟(1:200稀释;杰克逊Immuno-Research实验室,Inc .,我,美国)。免疫组织化学染色法是使用标准的avidin-biotin复杂方法chromagen 3, 3′-diaminobenzidine (DAB)在最后的检测步骤。心脏组织的部分扫描使用虚拟显微镜(Aperio扫描范围模型CS, Aperio技术公司,Vista, CA,美国)。ED1的定量评估是由盲研究员随机检查-领域每个室部分放大200倍。巨噬细胞是积极沾ED1(布朗从immune-stained部分)被手动计数量化ED1-stained细胞在血管和心肌间质空间。
2.3。西方免疫印迹
室组织均质如前所报道(13,30.- - - - - -32,35]。主要抗体(圣克鲁斯生物技术、圣克鲁斯、钙、美国),ED-1 (CD68) (sc - 59103), ED-2 (CD163) (sc - 58956), CD-14 (sc - 9150), cd - 206 (sc - 48758), CD-36 (sc - 9154),骨桥蛋白(sc - 21742), osteoprotegerin (sc - 11383), PI3K (sc67306) IRS-1 (sc - 559),胶原IV (sc - 11360),纤连蛋白(sc - 18825), TGF -1/2/3 (sc7892))和GLUT4 (ab 654 Abcam Inc .,剑桥,妈,美国)。光密度分析完成UN-SCAN-IT软件(丝绸科学Inc .,奥瑞姆、UT、美国)。G6PDH抗体(A9521σ圣路易斯,密苏里州,美国)被用作控制确定等效荷载。
2.4。统计分析
所有数据都表示为±SEM手段从至少四个独立的实验中,除非另有说明。统计分析是通过使用双向方差分析,使用统计分析系统(SAS)、软件版本9.3 (SAS研究所Inc .、卡里、数控、美国)和学生的以及。集团层面的差异被认为是具有统计学意义。
3所示。结果
3.1。氯高铁血红素治疗上调HO系统改善心脏功能
调查机制改善心脏功能在肥胖胰岛素抵抗ZFs,我们测量的浓度HO-1和HO活动。ZF-control老鼠,基底HO-1浓度和HO活动水平明显低于ZL控制数据1(一)和1 (b))。然而,氯高铁血红素政府ZF HO-1和HO活动增加了8.4和11.3倍,分别。增强的HO活动将增加内源性一氧化碳,反过来刺激cGMP [30.,32]。cGMP和一氧化碳都知道提高胰岛素信号和葡萄糖代谢37]。因此,我们发现增加了3.4倍的cGMP hemin-treated动物(图1 (c))。相比之下,共同服用何氏的拦截器,SnMP和何氏诱导物,和氯高铁血红素废除HO-1 hemin-induced增加和HO活动,与相应的减少cGMP水平(图1 (c))。氯高铁血红素疗法也增强HO-1、HO活性和cGMP水平ZL-control老鼠(数字1(一),1 (b),1 (c))。在hemin-treated zl, HO-1 HO活性和cGMP被3.1 -增强,2.8,和2.4倍,分别比8.4,11.3,和3.4倍,分别在hemin-treated ZFs,暗示更大的氯高铁血红素的选择性不健康的ZFs的HO系统特征肥胖、胰岛素抵抗和心肌病(29日]。
(一)
(b)
(c)
由于心脏肥大是在心力衰竭的先驱,我们研究了氯高铁血红素在心脏肥大的影响。我们的研究结果表明,氯高铁血红素治疗显著降低在ZF心脏肥大,而共同服用氯高铁血红素和SnMP的无效(表的影响1)。超声心动图是用来进一步评估左室肥大。我们的血流动力学数据获得在ZFs的左边的心脏导管插入术显示心肌肥厚性升高反应和肥胖之间的联系。乳癌患病率增加左室免费的壁厚,心脏肥大的重要指数(38),观察在舒张和收缩,有趣的是这些被氯高铁血红素减少了33.3%和15.6%,分别为(表2)。其他血流动力学缺陷在ZFs包括异常室舒张体积,左室收缩末期容积,中风,和心输出量降低了17.5%,16%,8.3%,和7.7%,分别为(表2),是由氯高铁血红素治疗增加了15.2%,27.3%,分别为13.6%和12.4%。氯高铁血红素疗法也通过降低arterial-systolic压力,改善心脏血液动力学arterial-diastolic压力、平均动脉压和total-peripheral抵抗12.4%,11.4%,12.2%,17.6%,分别与相应的减少+ dp / dt(最大速度增加左室压力),室开发压和心率。
治疗氯高铁血红素和SnMP造成损失ZL控制和ZFs的体重,然而,不超过9%(表1)。重量的损失可能不会像我们最近由于毒性显示几个指标的毒性包括等离子gamma-glutamyltransferase、天冬氨酸转氨酶,丙氨酸转氨酶正常范围内(30.]。尽管ZFs normoglycemia、氯高铁血红素和SnMP血糖的影响。在hemin-treated动物,有轻微但血糖显著降低,而在SnMP-treated动物观察(表略有增加1)。同样,氯高铁血红素疗法在ZL稍微降低血糖控制。车辆溶解氯高铁血红素和SnMP没有影响测量参数。
3.2。氯高铁血红素治疗消退MCP-1 MIP-1肿瘤坏死因子-、Endothelin-1 8-Isoprostane但在ZFs ANP增强
自从8-isoprostane刺激ET-1 [39),ET-1和8-isoprostane参与组织的氧化破坏,我们测量ET-1 8-isoprostane。ET-1在未经处理的ZFs ZL控制相比显著升高(图2(一个)),但被氯高铁血红素显著减弱。相比之下,共同服用氯高铁血红素和何氏杀杀杀,SnMP,废止氯高铁血红素的效果(图2(一个))。因为升高氧化应激与胰岛素信号受损和心脏功能障碍,我们测量尿8-isoprostane,氧化应激(的一个重要标志40]。在ZFs,基底8-isoprostane水平明显升高(图2 (b)),但被氯高铁血红素减少,而cotreatment氯高铁血红素的SnMP无效的效果。鉴于ET-1和ANP是已知的相互地交流41),我们调查是否hemin-dependent抑制ET-1(图2(一个))将被关联到一个平行ANP的强化。在ZFs,基底ANP水平明显抑郁(图1.7倍2 (c)),但有趣的是被氯高铁血红素的强劲提高3.3倍。相比之下,与SnMP废除共同服用氯高铁血红素的氯高铁血红素的影响。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
我们也调查了MIP-1氯高铁血红素的影响和MCP-1因为这些趋化因子引起巨噬细胞浸润9]。在ZFs,基底MCP-1水平显著增加了4.6倍(图2 (d)),但被氯高铁血红素减到2.8倍,而与SnMP无效共同服用氯高铁血红素的影响(图2 (d))。虽然氯高铁血红素疗法大大减毒在ZF MCP-1 64%,然而类似水平的观察ZL控制没有恢复。氯高铁血红素治疗也有效地抑制MIP-1(图2 (e))。在ZFs,基底MIP-1水平明显升高了4.9倍,但减少氯高铁血红素的3.5倍,而氯高铁血红素的cotreatment SnMP无效(图的影响2 (e))。自TNF -是与巨噬细胞浸润9),我们也评估了氯高铁血红素对肿瘤坏死因子的影响。在ZFs, TNF -的基础水平显著提高了3.5倍,但减毒由氯高铁血红素2.6倍(图2 (f)),而与SnMP cotreatment废除氯高铁血红素的影响。
氯高铁血红素疗法也影响到ET-1 8-isoprostane、ANP MCP-1, MIP-1在ZL控制虽然效应的大小是小于ZFs(图2)。
3.3。氯高铁血红素选择性地减少促炎巨噬细胞M1表型,但增强了抗炎M2表型在ZFs的左心室
后观察hemin-dependent减少细胞因子/趋化因子MIP-1等与巨噬细胞浸润、MCP-1和TNF -,我们调查是否这些趋化因子/细胞因子的抑制左心室的ZFs将伴随着选择性衰减的促炎巨噬细胞M1表型使用特定的标记,如ED1 [42)量化的表达促炎M1表型在左室组织的评估和其他标记抗炎M2表型包括ED2 [42],CD14 [43,44],CD206 [8],CD36 [45,46]。
西方免疫印迹和相对微显示基底的表达炎性巨噬细胞M1表型标记、ED1, ZFs明显升高了4.8倍比ZL控制(图3(一个)由3.5倍),但显著降低了氯高铁血红素虽然没有达到控制水平。另一方面,抗炎巨噬细胞的基底的表达几个标记M2表型包括ED2 CD206, CD36, ZFs和CD14明显抑郁,2.1 - 5.7,3.6,和2.9倍,分别(数字3 (b),3 (c),3 (d),3 (e))。氯高铁血红素疗法极大地促进了抑郁ED2,有趣的是,CD206, CD36, CD14在ZFs, 3.8 - 4.1, 2.3,和2.6倍,分别,这表明一个新颖的机制氯高铁血红素疗法缓解炎症是选择性地调节巨噬细胞的极化对M2表型,抑制了炎症。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
3.4。氯高铁血红素治疗抑制巨噬细胞浸润在ZFs的左心室
从我们的免疫印迹实验,观察后氯高铁血红素治疗降低左室ED-1,巨噬细胞浸润的标记,我们使用ED-1抗体通过免疫组织化学方法进一步证实了巨噬细胞浸润左心室(图4(一))。我们的研究结果显示,左室部分ZL-control老鼠几乎没有的深棕色ED1阳性染色。然而,在未经处理的ZF-control老鼠,更多的ED1-positively彩色深棕色细胞观察,表明增加巨噬细胞浸润。有趣的是,在hemin-treated ZFs,黑暗brown-stained巨噬细胞的数量明显减少,表明减少巨噬细胞浸润。相应地,氯高铁血红素治疗显著降低量化ED1分数(图4 (b))。
(一)
(b)
3.5。氯高铁血红素疗法增强但抑制细胞外基质和Profibrotic胰岛素信号蛋白与心脏损伤
因为内脏肥胖和高炎症损害胰岛素信号(47),我们调查的影响氯高铁血红素治疗的重要组成部分的表达胰岛素信号转导通路包括IRS-1 PI3K和GLUT4。在ZFs,基底表达IRS-1 PI3K,和GLUT4明显减少了11.2 - 2.5 - 2.3倍,相比ZL控制数据5(一个),5 (b),5 (c)),但被氯高铁血红素提高了5.7,4.01,和1.9倍,分别。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
进一步证实氯高铁血红素抗心肌肥厚效应治疗,我们测量胶原IV,一个重要的蛋白质与心脏肥大和纤维化(35]。在ZFs,基底室胶原IV的表达显著升高了6.9倍,但减少氯高铁血红素(图2.8倍5 (d))。考虑到细胞外基质过度沉积/ profibrotic蛋白和炎症由于巨噬细胞浸润是基本病理生理事件涉及心脏侮辱(47,48),而心房利钠肽(ANP)和脂联素抑制纤维化引起的细胞外基质的沉积49,50),我们调查是否伴随ANP的增强作用,脂联素、氯高铁血红素会减弱TGF - HO系统。在ZFs,基底TGF -的表情大大提高了4.6倍,但明显减毒由氯高铁血红素3.4倍(图5 (e))。自TGF -调动细胞外基质通过刺激纤连蛋白和胶原蛋白引起纤维化和心脏损伤(49,51),我们还测量了纤连蛋白的表达。在ZF老鼠,基底纤连蛋白的表达明显增加了7.5倍,但减毒氯高铁血红素疗法(图4.5倍5 (f))。
3.6。氯高铁血红素改善葡萄糖耐量,加强Insulin-Sensitizing蛋白,脂联素,但减少胰岛素抵抗
后观察hemin-induced势差的胰岛素信号,进一步证实氯高铁血红素治疗对葡萄糖代谢的作用,我们评估了氯高铁血红素对糖耐量的影响,胰岛素抵抗,和insulin-sensitizing蛋白质,脂联素在ZFs,一个肥胖模型与升高的炎症。因为由于巨噬细胞浸润炎症与胰岛素抵抗和心肌病(47,48],ZFs的特点是胰岛素抵抗[29日),我们调查是否hemin-dependent抑制巨噬细胞浸润会伴随着改善葡萄糖代谢。在未经处理的ZFs, IPGTT分析显示,血糖显著增长相比ZL控制和hemin-treated ZFs时间点测试(图6(一)在hemin-treated ZFs),建议改善葡萄糖耐量。尽管ZFs和基底血糖升高血糖,面对丸注入葡萄糖的挑战时,只有一个微薄的分子生物学观察胰岛素释放(图6 (b)),表明葡萄糖耐受不良。另一方面,葡萄糖挑战ZL控制和hemin-treated ZFs大大刺激胰岛素释放(图6 (b)),建议改善葡萄糖耐量。氯高铁血红素也减少了高胰岛素抵抗HOMA-IR在ZFs(图6 (c)),而与SnMP共同推翻了氯高铁血红素的影响(图6 (c))。
(一)
(b)
(c)
(d)
我们也调查了氯高铁血红素治疗对脂联素的影响,抗炎,胰岛素敏化和心血管的蛋白质(52,53]。有趣的是,氯高铁血红素疗法显著增强抑郁基底ZFs的脂联素水平,而治疗与SnMP废除,进一步减少了抑郁的脂联素水平(图6 (d))。氯高铁血红素疗法也减少HOMA-IR指数ZL控制和增强脂联素虽然效果不太强烈的ZFs相比。
3.7。氯高铁血红素治疗抑制左室纤维化、心肌细胞肥大和纵向心肌肌原纤维在ZFs厚度
组织学和形态学分析使用马森的三色的苏木精和伊红染色做进一步确认氯高铁血红素的心脏保护。心肌细胞出现黑红色,而细胞外基质,如胶原蛋白、染色蓝(图7(一))。从ZL控制出现形态正常,左室部分稀疏的间质胶原沉积。ZFs相比之下左图像显示严重纤维化瘢痕的心肌细胞,间质和血管周围胶原口供(图7(一))。有趣的是,氯高铁血红素疗法减毒的严重性疤痕和肠道血管周围胶原沉积,减少细胞外和血管周的描写就是蓝染色(图7(一))。相应地,半定量的分析表明,氯高铁血红素疗法大大减轻升高胶原沉积和血管周的纤维化在ZFs,恢复可比水平ZL控制(图7 (b))。
(一)
(b)
(c)
(d)
氯高铁血红素治疗对心肌细胞肥大(图也有效7 (c))。在ZFs,心肌细胞肥大,增大的核和肌原纤维内部的空间减少,相比正常心肌细胞在ZL控制(图7 (c))。在ZFs,纵向心肌肌原纤维厚度为37%高于ZL控制(图7 (d)在hemin-treated ZFs),但降低了27%。尽管ZL-control值没有恢复,氯高铁血红素增加intermyofibril ZFs接近水平的空间中观察到ZL控制(图7)。
3.8。氯高铁血红素治疗抑制心脏衰竭标志物的表达升高的ZFs的左心室
进一步确认的心血管效应调节HO系统,我们调查的影响氯高铁血红素治疗心力衰竭的重要标记如骨桥蛋白(13]和osteoprotegerin [14]。自左室肥厚与心力衰竭(54),我们决定是否hemin-dependent抑制左室肥大的ZFs将伴随着减少心力衰竭的标志。我们的研究结果表明,在ZFs,基底的骨桥蛋白表达水平和osteoprotegerin明显升高了4.6和7.1倍,分别比ZL控件(数字8(一个)和8 (b))。有趣的是,用氯高铁血红素治疗的骨桥蛋白的表达和osteoprotegerin了3.5和3.3倍,分别(数字8(一个)和8 (b))。
(一)
(b)
4所示。讨论
目前的研究表明,氯高铁血红素的多方面机制治疗改善肥胖的心肌病包括(i)的抑制内脏肥胖,(2)减少巨噬细胞M1表型,(3)标记的衰减心脏衰竭,(iv)减少细胞外基质/ profibrotic蛋白质,和(v)的改善胰岛素抵抗,与相应的葡萄糖代谢增强。在ZFs,内脏肥胖过度,增加巨噬细胞浸润和高浓度的8-isoprostane MIP-1MCP-1, TNF -、il - 6、il - 1,心脏衰竭,ET-1蛋白质和细胞外基质沉积特征的复杂的分子过程炎症之间错综复杂的关系,氧化应激,心脏纤维化和胰岛素抵抗的逐步发展和心肌病(5,47- - - - - -49,55- - - - - -57]。重要的是,目前的研究揭示,氯高铁血红素治疗选择性地增强了抗炎巨噬细胞M2表型在左室组织ZFs的减弱,而与此同时促炎M1表型,这表明一个新颖的机制氯高铁血红素治疗抑制心脏炎症在肥胖是有选择地支持对M2巨噬细胞表型的极化切除炎症。相应地,氯高铁血红素疗法缓解一些趋化因子和细胞因子,包括MIP-1促进巨噬细胞浸润MCP-1, TNF -、il - 6和il - 1(9- - - - - -11]。有趣的是,内脏脂肪过多和炎症的抑制hemin-treated ZFs是伴随着降低胰岛素抵抗和提高葡萄糖耐受不良,和增强作用的胰岛素信号转导途径的重要组成部分包括IRS-1 PI3K, GLUT4,除了hemin-dependent增强脂联素,抗炎,胰岛素敏化,和心血管的蛋白质(52,53]可能占葡萄糖代谢改善肥胖情况。
氯高铁血红素疗法也减少了LV肥大,心肌纤维化和心肌细胞纵向肌肉纤维厚度、心肌细胞肥大的病理生理特征(35的标记),相应的抑制心脏衰竭,如骨桥蛋白和osteoprotegerin [14,15),以及减少细胞外基质蛋白质像TGF -、纤连蛋白和胶原蛋白与心脏肥大和纤维化(49,57]。自TGF -调动细胞外基质通过刺激纤连蛋白和胶原蛋白引起组织损伤和肥大49,57),随之而来的减少TGF -第四、纤连蛋白和胶原蛋白在ZFs可能占减少心脏病变。另一种机制,通过这种机制HO系统抑制细胞外基质和profibrotic代理像TGF -和ET-1可能是由于HO-dependent ANP的增强作用,物质抑制细胞外基质(41,58]。一般来说,ANP和ET-1有相反的影响59]。例如,ANP减少纤维化通过抑制TGF -1、纤粘连蛋白[41),而ET-1行为结合TGF -1刺激的合成纤连蛋白(58]。同样,ANP抑制炎症减少胰岛素抵抗[59),而ET-1刺激炎症/氧化侮辱导致胰岛素抵抗[60]。另一方面,ANP刺激生产的脂联素(61年),一种蛋白质insulin-sensitizing和抗炎作用[52]。ANP的影响在很大程度上是由cGMP [62年,脂联素也是提高cGMP [63年]。此外ANP和HO系统相互鼓舞人心的效果。因此,ANP增强HO (64年,65年),同样的,HO系统已经被证明可以上调ANP和脂联素23,66年]。因此,HO-adiponectin-ANP轴的协同增强作用和胰岛素信号与相应的细胞外基质消融/心力衰竭蛋白质,减少氧化应激,炎症介质如巨噬细胞M1表型,MIP-1MCP-1, TNF -、il - 6、il - 1ET-1,和8-isoprostane多方面机制氯高铁血红素疗法改善心脏功能。因此,小说策略能够其余HO-adiponectin-ANP轴将改善心肌病在肥胖和胰岛素信号。
心肌细胞肥大和心肌纤维化是心力衰竭的早期显微结构变化。随后,宏观变化包括增加左室壁厚度、舒张期/收缩功能障碍和受损的心脏血流动力学变得明显。有趣的是,氯高铁血红素治疗调制几位血流动力学和超声心动图参数改善心脏功能67年]。包括减少左室舒张期壁厚、左室收缩期墙厚度、平均动脉压,arterial-systolic压力,arterial-diastolic压力,左室开发的压力,+ dP / dt, total-peripheral电阻,体积与相应增强的中风和心脏,因此在hemin-treated ZFs改善心脏功能。氯高铁血红素疗法也提高了HO系统,cGMP,脂联素,和ANP,减弱8-isoprostane, MCP-1 MIP-1肿瘤坏死因子-、il - 6、il - 1,ET-1和降低HOMA-IR指数ZL-control老鼠虽然与抑郁程度弱相比ZFs HO活性。何鸿燊的原因有选择性的影响还没有完全理解。然而,它是可能的,随着ZL控制是正常的健康的动物/功能性胰岛素信号,HO系统相比可能更稳定的ZFs的管制HO系统与抑郁HO-1和HO活动。HO系统的重要的是,选择性在患病的情况下可以探索针对胰岛素抵抗糖尿病和肥胖症的发病率。
虽然我们最近报道的心血管效应在二台(HO系统13),一个模型的特点是肥胖、胰岛素抵抗,和公开的高血糖,病理生理的ZDF不是反光的新陈代谢健康型肥胖和normoglycemia个体具有(7]。相比之下,ZFs密切模仿新陈代谢健康型肥胖的病理生理概要文件与normoglycemia个人,所以我们的发现可能适用于肥胖个体的亚型。此外,随着代谢疾病的并发症发生率的上升在许多成年人之前体现了新陈代谢健康型肥胖表型(7密切),小说研究和动物模型,模拟病理生理的新陈代谢健康型肥胖子类型是必要的。因此,研究HO系统ZFs的影响可能在代谢疾病并发症的病理生理学提供了新的视角,尤其是心脏功能的逐步恶化可能最终会导致心脏衰竭的高浓度的蛋白质在未经处理的ZFs发现心脏衰竭。
总的来说,我们的研究揭示的有益作用上调HO系统疾病的肥胖和胰岛素抵抗和表明,抑制氧化介质,macrophage-M1-phenotype渗透和细胞外基质/改造蛋白质等多方面机制HO系统维护和增强胰岛素信号和抵消糖尿病心肌病。这些数据表明,尽管ZFs normoglycemic,胰岛素信号扰动,心脏功能可能是先驱在肥胖明显高血糖和心脏衰竭。
5。结论
我们研究的新颖性包括:(i)抗炎的hemin-induced选择性增强M2表型在左室组织的ZFs和减少并行炎性巨噬细胞M1表型和MIP-1趋化因子与巨噬细胞浸润;(2)心力衰竭的hemin-dependent抑制蛋白骨桥蛋白和osteoprotegerin等;(3)ZFs的抑制炎性细胞因子;及(iv) hemin-induced减少胰岛素抵抗在ZFs和改善心脏功能。因为我们最近报道,HO系统抑制心包肥胖模型中表现为肥胖、胰岛素抵抗,和公开的高血糖13),目前的研究表明,氯高铁血红素疗法减缓心脏炎症在肥胖、炎症介质的interorgan相声心肌和心包脂肪组织可以设想在糖尿病心肌病的病理生理学。重要的是,随之而来的巨噬细胞极化调制的左心室向抗炎M2表型与并行减少促炎细胞因子和趋化因子与巨噬细胞浸润和组织破坏可能暗示的假定的interorgan相声和炎症介质的运动从心包脂肪到心肌,反之亦然,这可能是特别重要的在心肌病的逐步发展,胰岛素抵抗,和相关代谢疾病的并发症。虽然这链接必须建立,本研究将为进一步勘探的假定的interorgan心包脂肪和心脏之间的通信。
利益冲突
作者没有利益冲突,可能会被视为损害公正性的研究报道。
承认
这项工作是由心脏及中风基金会的资助的萨斯喀彻温省,加拿大,约瑟夫Fomusi Ndisang。