文摘
糖尿病与心血管疾病的共病和免疫功能缺损。雷帕霉素可以改善心脏功能和扩展寿命通过抑制雷帕霉素复杂的机械的目标1 (mTORC1)。然而,在糖尿病小鼠模型中,雷帕霉素提升高血糖,减少寿命。由于雷帕霉素是一种免疫抑制剂,我们检查是否雷帕霉素(750μ克/公斤/天)调节心脏内的细胞因子,影响心脏免疫反应,和心脏功能在男性瘦(ZL)和糖尿病肥胖Zucker(佐薇)老鼠。雷帕霉素抑制空腹甘油三酯水平、胰岛素和尿酸在佐薇,但增加葡萄糖。尽管雷帕霉素改善多个舒张压参数(E/E′,E′/一个′,E/副总裁)最初,这些改进是逆转或缺席佐薇在治疗结束时,尽管心脏纤维化的抑制和phosphoSer473Akt。心脏内的细胞因子蛋白分析和聪明才智®路径分析表明抑制心脏内的免疫防御佐薇,为了应对佐薇和ZL雷帕霉素治疗。雷帕霉素在ZL纤维化增加不增加phosphoSer473Akt和不同调制anti-fibrotic il - 10,干扰素γ和gm - csf ZL和佐薇。因此,糖尿病佐薇之间的根本区别在心脏内的宿主防御和健康ZL,结合微分调节心脏内的细胞因子的雷帕霉素在佐薇和ZL心,构成微分心脏在健康和雷帕霉素治疗糖尿病的结果。
1。介绍
越来越多的证据支持的角色机械(以前称为哺乳动物)的目标雷帕霉素(mTOR)代谢和衰老的“大Bioconductor”(1- - - - - -3]。mTOR蛋白激酶作为中央营养信号通路的积分器,应对患者心血管组织的代谢疾病如肥胖、2型糖尿病(T2DM)病人体内,代谢综合征(大都会)[4- - - - - -8]。Overactivation mTOR与心血管疾病。我们最近报道,抑制mTOR复杂1 (mTORC1)雷帕霉素在男Zucker肥胖(佐薇)鼠结果减肥和减少身体的脂肪和肌肉(9]。mTORC1由mTOR、regulatory-associated mTOR的蛋白质(猛禽);哺乳动物致命Sec13蛋白8 (mLST8,也称为GbL ();脯氨酸Akt衬底40 kDa (PRAS40);和DEP-domain-containing mTOR-interacting蛋白(Deptor) (4,5]。雷帕霉素抑制mTORC1通路通过抑制p70S6激酶的磷酸化(p70S6K) Thr389,进而不再激活核糖体蛋白S6和蛋白质合成机制。我们还表明,12周的雷帕霉素治疗佐薇老鼠的心脏水平的差别导致了对这些微mir - 208 a。mir - 208 a是心脏功能障碍的标志和纤维化。12周的雷帕霉素治疗也可导致心脏中介的表达复杂的13 (MED13)这是提高全身的新陈代谢(9]。fda批准的免疫抑制剂雷帕霉素是一种抗癌剂,抑制mTOR蛋白激酶(4,5,10]。雷帕霉素是现在被认为是一个抗老化剂和最近的报告表明,雷帕霉素治疗增加小鼠的寿命(11,12]。
肥胖和2型糖尿病代谢紊乱为特征的慢性炎症和加速老化。他们反过来又进一步加重心血管疾病(CVD) (13]。最近的研究在db / db老鼠雷帕霉素治疗,疗程4周表明,雷帕霉素可以改善心脏收缩功能(14]。此外,在孤立的db / db老鼠的心,雷帕霉素治疗减少氧化应激和防止再灌注损伤(15]。因此,短期雷帕霉素是心血管治疗2型糖尿病。然而,长期治疗的db / db与雷帕霉素的老鼠增加了死亡率(16]。因此,雷帕霉素的防护效果似乎取决于治疗的长度和代谢的健康(健康或糖尿病)。没有报道慢性雷帕霉素治疗导致海拔mTORC1反弹。然而,激活Rapamycin-insensitive mTORC2是参与其中的一些影响4,5]。了解雷帕霉素在心脏组织的保护作用是通过控制调节代谢和心脏微环境诱导2型糖尿病健康受试者相比是一个重要方面,确保有效使用这种药物的患者的心脏保护先前存在的条件包括糖尿病。
作为免疫抑制剂雷帕霉素预计调节循环细胞因子和系统配置文件。雷帕霉素在多大程度上调节心脏内的细胞因子档案与健康相比,糖尿病患者并不完全理解。我们发现雷帕霉素(750μ克/公斤/天;12周)减少体重,脂肪,和心脏microRNA mir - 208 a(涉及促进肥大和纤维化)和增加心脏Med13(促进全身新陈代谢Zucker糖尿病老鼠脂肪)(9]。基于这些观察结果,我们推测,雷帕霉素治疗在这些老鼠将减轻舒张功能不全。我们还假设,雷帕霉素将改善他们的心脏内的缓解慢性炎症细胞因子。因此,我们评估心脏健康Zucker精益的参数(ZL)老鼠和糖尿病Zucker肥胖(佐薇)老鼠后六周和12周的雷帕霉素治疗(ZL-R和ZO-R)。我们也调查了这些老鼠的心脏内的细胞因子蛋白概要文件的变化在12周的雷帕霉素治疗。
2。方法
2.1。雷帕霉素治疗的老鼠
本研究中使用的所有动物程序批准的哈利·s·杜鲁门退伍军人纪念医院(HSTVMH)动物安全委员会和密苏里大学IACUC开始之前。所有动物都照顾按照实验动物保健和使用指南(美国国立卫生研究院的出版物85 - 23)。Zucker肥胖(fa / fa)(佐薇)和精益(ZL)大鼠(查尔斯河实验室)被用于这项研究。老鼠上维护随意食物和水和单独住HSTVMH动物住房设施标准实验室条件下。房间温度保持在21 - 22°C。光明与黑暗周期为12小时,但动物被携入的黑暗周期白天清醒时间,夜里光周期(睡眠时间)。在8周的年纪,雷帕霉素颗粒旨在提供说唱的浓度750μ克/公斤/天21天(从美国公司的创新研究,萨拉索塔,FL)或安慰剂(糖)颗粒被手术皮肤下背后的肩胛骨下短暂异氟烷麻醉和这个过程重复了3次达到12周的治疗。ZL和佐薇老鼠接受安慰剂颗粒被称为ZL-C ZO-C和那些植入雷帕霉素颗粒被称为ZL-Rap ZO-Rap,分别在文本。
2.2。空腹血浆和组织收集
动物被采血前禁食6小时。从隐静脉血液收集两周一次的如前所述[17]。血液通过心脏穿刺也收集了牺牲的时候根据IACUC批准过程(17]。等离子体是由比较临床病理学分析服务在哥伦比亚大学,密苏里州血浆甘油三酯水平和尿酸的测定使用商用化验(beckman coulter,沥青,CA)自动化临床化学仪器(AU680, beckman coulter、沥青、钙)。葡萄糖和胰岛素是由一个自动测量己糖激酶G-6-PDH试验和酶联免疫试剂盒特定鼠胰岛素,分别。心被收割的时候像之前描述的那样牺牲(17),flash在液态氮冷冻,并存储在−80°C,以供将来使用。
2.3。超声心动图
经胸廓的超声心动图在安慰剂或Rapamycin-treated老鼠吸入isofluorane麻醉的情况下进行维护(0.5 -1.0%)与一个12 MHz儿科使用通用电气生动我超声换能器系统评估体内心脏形态和舒张和收缩功能如前所述8]。超声心动图进行治疗6周后()中最后的治疗12周后()。
2.4。组织病理学和间质纤维化测量
从动物组织(随机编号)被固定在10%中性缓冲福尔马林(NBF)嵌入到石蜡块;在第四部分被削减μ米厚度,沾着马森的三色的染色(MTS)研究动物诊断实验室(RADIL),哥伦比亚大学,密苏里州彩色部分被WSI使用Aperio CS幻灯片扫描仪扫描分析实验室、病理和解剖学系,密苏里大学,密苏里州哥伦比亚。扫描部分可视化使用Aperio透视仪(徕卡生物系统)。接下来,10间质(20 x放大)的图像每个动物最纤维化区域被选中。纤维化面积是量化使用内置积极像素计数(V9)算法(设置手动确定如下:色调值= 0.6785;色调宽度= 0.4;色彩饱和度阈值= 0)。积极(正面/总像素)在所有地区平均从单一组决定意味着纤维化面积每组。
2.5。分析大鼠心脏内的细胞因子蛋白概要Quantibody®67大鼠细胞因子数组
冰封的心组织(−80°C)的安慰剂——或者Rapamycin-treated老鼠(每组)粉在液氮和细胞溶解冰冷的裂解缓冲(猫#:AA-Lys RayBiotech,诺GA)补充了冈田酸(0.1μ米),原钒酸钠(250μ米),焦磷酸钠(650μ米),Bestatin (5 nM)和1 x完成™蛋白酶抑制剂鸡尾酒(罗氏生命科学)。组织裂解进行了使用试剂盒TissueLyser。离心分离和蛋白质的细胞碎片被上层清液由BCA法估计(皮尔斯BCA蛋白质化验设备)。心脏内的细胞因子随机编号动物的蛋白质含量进行了分析使用RayBiotech Quantibody鼠细胞因子组6718,19]。这个数组的组合2不重叠的数组,促进了定量测定的浓度67通过使用适当的抗体对大鼠细胞因子。在数组,每个细胞因子代表是四次,以及积极的和消极的控制,允许一个标准偏差分析。细胞因子的分析心脏组织溶解产物是由RayBiotech根据他们的协议和软件分析。细胞因子,表现出显著差异()不同群体之间选择输入独创性通路分析(异丙醇,试剂盒,日耳曼敦,MD)来确定疾病和功能受到影响。热图生成使用ggplot2包R (20.]。
2.6。西方墨点法
确定磷酸化状态的变化Ser473 Akt的雷帕霉素治疗ZL和佐薇老鼠,他们的心脏组织溶解产物受到西方墨点法如前所述[9,17]。一种蛋白激酶和pSer473Akt抗体购自细胞信号技术,丹弗斯,马。Tris-buffered saline-Tween 20 (TBST)含5%牛血清白蛋白(BSA)是用于阻止西方的屁股(PVDF)一小时。主要抗体稀释1:1000年5% BSA TBST。墨迹孵化了一夜之间在4°C主要抗体,用TBST洗净,在辣根孵化peroxidase-conjugated二级抗体(1:25000稀释5% BSA TBST)。TBST洗后,化学发光底物(Supersignal西毫微微最大灵敏度衬底设备;热科学)添加到可视化抗体绑定使用Bio-Rad ChemiDoc XRS图像分析系统。pSer473蛋白质的定量带密度相比总Akt蛋白带密度进行正火后每个乐队的密度密度总蛋白(由氨基黑染色)不同地区各自的车道上的污点。所有蛋白质带密度量化进行了使用数量一个软件(Bio-Rad实验室公司。伯克利分校Ca)。数据报告为归一化蛋白带密度在任意单位。
2.7。统计分析
结果报告为±SE。使用SigmaStat软件进行统计分析。为多个比较,一个双向方差分析或双向重复测量方差分析,其次是未修正的费雪的迷幻药,被适当的执行,与主应变的影响,治疗,或应变治疗交互(INT)指出相关的地方。未配对的双尾t以及进行两两比较。一个值< 0.05被认为是重要的。
3所示。结果
3.1。雷帕霉素治疗降低空腹血浆胰岛素、甘油三酯和尿酸
我们以前报道,雷帕霉素治疗(750μ克/公斤/天)佐薇老鼠一段12周显著抑制食物摄取,体重,体内脂肪和肌肉9]。这里我们报告,8周左右开始,ZO-C明显表现出高水平的空腹血浆胰岛素和甘油三酯(数字1(一)和1 (b))。开始在大约9周的年龄,他们也表现出高水平的空腹血糖(图1 (b))。雷帕霉素抑制空腹血浆胰岛素和甘油三酯但在佐薇大鼠空腹血糖升高(图1)。在治疗结束时,我们观察到空腹血浆葡萄糖的增加(超过2倍)相比,ZO-Rap ZO-C(图1 (c))。相反,血浆胰岛素水平被抑制约50% ZO-Rap ZO-C相比(图1(一))。在治疗结束时,从ZO-C血清尿酸水平高,慢性炎症的一个标志和心脏衰竭21ZL-C相比)。说唱治疗抑制尿酸升高(图1 (d))。雷帕霉素治疗没有显著改变这些参数在ZL老鼠(图1)。
(一)
(b)
(c)
(d)
3.2。雷帕霉素对心脏功能的影响参数佐薇和ZL老鼠后6 - 12周的治疗
6月底雷帕霉素治疗(14周的年龄),未经处理的心脏功能参数和Rap-treated ZL佐薇老鼠由超声心动图。Fourteen-week-old ZL-C和ZL-Rap老鼠表现出同样的正常ultrasound-derived心脏结构和功能参数(表1)。ZL-C相比,在多个舒张ZO-C老鼠表现出异常参数,包括减少组织多普勒E′/一个′比率表明受损的间隔墙运动和二尖瓣流入传播速度(副总裁放松)表明受损的活跃阶段。他们也显示增加LV填充压力(E/E′和E/副总裁比率),isovolumic弛豫时间(IVRT)和心肌性能指标(Tei指数全球心脏功能)(表1)。然而,射血分数(EF)和部分缩短(FS)相似ZL和莫宁和不使用雷帕霉素治疗组(表1)。总的来说,这些表明,佐薇老鼠表现出与射血分数保留舒张功能不全。这些观察是一致的心脏病理学在糖尿病大鼠(22]。除了IVRT同样长期佐薇两组,这些舒张异常改善佐薇老鼠与说唱(表治疗6周1)。
为期12周的雷帕霉素治疗,年底ZL-C和ZL-Rap老鼠表现出正常ultrasound-derived心脏结构和功能参数(表2)。一个显著的例外是增加E′/一个′比例ZL-Rap,这主要是由于增加间隔墙速度在舒张早期(E′),表明改进的舒张压灌装(表2)。部分缩短和射血分数之间的类似ZL(表和佐薇团体有或没有治疗2)。雷帕霉素降低心脏重量(胫骨长度调整)佐薇老鼠(图2(一个))。有重大的应变影响舒张压参数指示受损舒张功能不全在老组大鼠相比同龄ZL佐薇,这主要是由于受损心脏舒张ZO-Rap组(表中的参数2)。具体来说,填充压力的措施(E/E′和E/副总裁)、等容弛豫时间(IVRT)和传播速度(副总裁)更倾向于受损ZO-Rap获得雷帕霉素的老鼠相比,治疗12周之前的时间点(数据2 (b)- - - - - -2 (f))。因此,六周的治疗后,说唱改善心脏佐薇组参数,但是,在为期12周的治疗后,这些改进是逆转检测。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
3.3。雷帕霉素治疗对心脏的影响Ser473纤维化和磷酸化状态的一种蛋白激酶
我们以前报道,雷帕霉素治疗抑制mir - 208在佐薇促进纤维化大鼠(9]。进一步证实,雷帕霉素治疗抑制心脏纤维化,我们确定在所有四组心脏纤维化的程度。如图3在佐薇老鼠,雷帕霉素治疗抑制间质纤维化(数字3(一个)和3 (b))。这符合雷帕霉素治疗的效果根据先前的报道(14]。但是,雷帕霉素治疗增加了ZL老鼠的心脏纤维化。据报道,雷帕霉素激活一种蛋白激酶和激活引起的一种蛋白激酶的磷酸化Ser473残渣(phosphoSer473Akt)是促进心脏纤维化(23,24]。测试是否Rapamycin-mediated激活Akt扮演了一个角色在ZL老鼠心脏纤维化的增加,我们对一种蛋白激酶的磷酸化Ser473的地位。我们发现Ser473一种蛋白激酶的磷酸化是增加()ZO-C心中而ZL-C心脏,这种效果是一致的增加心脏纤维化相比,ZO-C ZL-C(数字3 (c)和3 (d))。此外,Ser473一种蛋白激酶的磷酸化在佐薇被雷帕霉素抑制大鼠(),这是符合ZO-Rap Rapamycin-induced抑制心肌纤维化(数字3 (c)和3 (d))。然而,Ser473磷酸化并没有改变对雷帕霉素治疗ZL老鼠的心脏(数字3 (c)和3 (d))。因此,增加心脏纤维化ZL-Rap似乎没有Akt Rapamycin-induced磷酸化的影响。
(一)
(b)
(c)
(d)
3.4。心脏内的细胞因子差异剖面ZO-C和ZL-C之间
获得更好的理解心肌微环境之间的相似点和不同点ZL-C ZO-C,我们检查了67年心脏蛋白质的表达模式使用大鼠细胞因子数组Q67 (RayBiotech)。的67个蛋白质,20蛋白质差异表达ZO-C和ZL-C之间()(图4)。19个蛋白质的表达是压制,只有一个是增加ZO-C ZL-C相比。有趣的是,蛋白质被镇压在ZO-C心与心脏病包括白细胞介素。增加il - 1α和βil - 1的表达与预后不良相关心脏衰竭和抑制il - 1β据报道,降低白细胞生产和炎症急性心肌梗塞后(25,26]。il - 4是与心脏纤维化27]。这些白细胞介素是抑制心脏组织的ZO-C ZL-C相比(图4)。
然而,护心白细胞介素(il - 10 (- 228,29日)促进调节性T细胞扩张和减少白细胞浸润,resp。)也被压制在ZO-C心。gm - csf质数炎症树突细胞的形成和树突状细胞成熟标志b - 71 / CD80和CD86 / B7-2 [30.]在ZO-C另外抑制心脏。其他促炎细胞因子,抑制ZO-C心包括肿瘤坏死因子α(31日),CTACK (CCL27) [32),与心脏疾病的护理催乳激素(33];参见图4。此外,TREM-1(心脏损伤,介导炎症)34),CINC2 (CXCL-3) il - 1诱导的(也称为巨噬细胞炎性蛋白2β,MIP-2β)[35,纤维母细胞生长因子结合蛋白(FGF-BP)(即与高血压)(36)也被压制在ZO-C心(图4)。
一些抗炎标记也在ZO-C心中压抑。这些包括il - 10和decorin改善高脂肪食源性心脏功能障碍(29日,37),neuropilin减弱心肌病(38],LIX (CXCL-5)在冠状动脉疾病有保护作用[39];参见图4。其他抑制抗炎标记ZO-C的心包括干扰素-γ(IFN -γ)心血管角色和血小板衍生生长因子(PDGF AA)改善伤口愈合40,41]。此外,炎症细胞因子CINC3 (CXCL-2或巨噬细胞炎症蛋白2 [MIP-2])是显著增加(2倍)ZO-C心(图4)[35]。因此,心脏内的细胞因子的ZO-C而言是相当不同的炎症和抗炎分子水平ZL-C相比。
3.5。雷帕霉素治疗对ZO-C的心脏内的细胞因子的影响
八心脏内的蛋白质差异表达ZO-C和ZO-Rap之间(图5)。20心脏内的蛋白质的差异表达ZL-C和ZO-C之间,只有三种蛋白质的表达是由说唱调制治疗。他们催乳素,decorin CINC2 / CXCL-3 / MIP-2b(数字5和6)。在ZO-C Decorin抑制了28%。雷帕霉素治疗部分恢复心血管decorin ZO-C 14%。催乳素也抑制ZO-C ZL-C相比40%,进一步抑制了雷帕霉素治疗(44%)(数据5和6),导致累积抑制催乳素水平的64%相比ZO-Rap ZL-C健康。CINC3 (CXCL-2 / MIP-2)在ZO-C增加了2倍,但雷帕霉素治疗抑制了64%。雷帕霉素治疗逆转的增加这种炎症标记ZO-C(数字5和6)。
其他五个心脏内的蛋白质,被雷帕霉素治疗在ZO-C Notch-2调制,GDNF家族受体alpha -(肾小球滤过率(GFR)α1),肝细胞生长因子(HGF) IL-3,催乳素受体(图5)。Notch-2基因的突变,导致缺乏Notch-2信号与先天性心脏病包括右侧阻塞性病变,如肺动脉狭窄和法洛四联症,以及心室间隔缺损(42]。因此,Notch-2信号是至关重要的心脏结构和损失Notch-2信号通过雷帕霉素治疗ZO-C心脏可能有不利影响。胶质瘤是另一个重要的心血管蛋白(43]。胶质瘤是一种血管生成和抗凋亡蛋白,改善心脏缺血再灌注损伤和封锁内生HGF梗塞大小和死亡率增加。HGF损失通过雷帕霉素治疗在ZO-C也可能损害心脏功能。相反,IL-3被认为是一个与动脉粥样化形成的炎性细胞因子(44),催乳素受体是与冠状动脉斑块的病理45]。因此,抑制他们的表情雷帕霉素治疗可能有利于ZO-C心。
3.6。雷帕霉素治疗对ZL-C的心脏内的细胞因子的影响
有十一个心脏内的蛋白质差异表达ZL-C与ZL-Rap组(图7)。四个蛋白的表达,gm - csf - 2, il - 10和干扰素-γ被雷帕霉素抑制治疗ZL-C(数字6和7)。相反,在雷帕霉素治疗抑制催乳素和Notch-2 ZO-C心,它增加了表达式ZL-C心里(数字6和7)。Decorin是另一种蛋白质的心脏表达调制同样ZO-C和ZL-C。雷帕霉素增加这两组心血管蛋白质(图6)。表达profibrotic肿瘤坏死因子受体弱诱导细胞凋亡(TWEAK-R / Fn4) (46)是增加了2.4倍的雷帕霉素ZL-C心。T细胞搞笑和粘蛋白domain-1 (Tim-1)蛋白质与同种异体移植物排斥反应(47),其表情也被雷帕霉素治疗增加了2倍。最后,雷帕霉素治疗调节生长逮捕的表达特定基因1 (Gas1)凋亡属性(48]。虽然有一些相似之处心脏内的蛋白质表达谱的变化引起的雷帕霉素ZL-C ZO-C,也有相当大的差异的蛋白质及其方向变化(增加和减少的催乳激素或Notch-2)(图6)。
4所示。讨论
这里给出的数据显示,首次雷帕霉素调节几个心脏内的蛋白质不同健康Zucker糖尿病Zucker肥胖瘦老鼠和老鼠。我们的期望是,既然雷帕霉素是一种免疫抑制剂,它会抑制炎性细胞因子在瘦和胖老鼠改善心脏功能。之前的研究表明,短期雷帕霉素治疗改善糖尿病小鼠模型的心脏功能,降低氧化应激(14,15]。这里给出的数据也显示,雷帕霉素治疗6周改善许多心脏参数显著舒张功能不全在健康和肥胖/糖尿病大鼠(表1和图2)。然而,继续治疗6周逆转这些佐薇大鼠心脏功能改善。此外,在健康ZL-M说唱治疗心脏纤维化的增加引起的。没有报告在之前的文献mTORC1反弹效应的信号和upregulation由于慢性抑制动物或人类。因此,我们排除了这种可能性是在这些致病因素的结果。
在健康小鼠,结果表明,一个“间歇性雷帕霉素剂量计划”可以减少对糖耐量的影响和免疫系统相比,每日雷帕霉素治疗(49]。然而,类似的研究报道在啮齿动物模型与先前存在的条件如肥胖和糖尿病。在另一项研究中,24-month-old女性C57BL / 6 j小鼠接受说唱(microencapsulated雷帕霉素的饮食包含14 ppm说唱)治疗3个月,观察到说唱逆转老年性心脏功能障碍(50]。在这项研究中,葡萄糖水平略增加岁健康小鼠,以应对说唱最初治疗;然而,他们成为类似的治疗(50]。在我们的研究中老鼠从2岁5个月治疗。因此,老鼠兹罗提(健康老鼠)用于我们的研究更年轻和预期更健康的代谢轮廓,心脏功能,和结构,而年龄在啮齿动物模型。我们还没有看到任何显著变化在血糖水平在我们年轻健康ZL老鼠说唱治疗的反应。作者指出,45心脏内的细胞因子(总共145细胞因子测试)被抑制在Rap-treated老年小鼠和得出结论,“雷帕霉素的抗炎作用更强在心脏组织比血清系统”(50]。这里给出的数据还表明,说唱抑制心脏内的细胞因子在年轻健康ZL老鼠。2,有趣的是,在心脏内的细胞因子il - 10, TWEAK-R抑制由说唱两岁年轻ZL老鼠和老鼠。没有迹象显示任何变化的心脏纤维化水平以应对说唱治疗这些年龄在健康小鼠50]。可想而知,年老的老鼠心脏纤维化已经和一些由说唱不改变治疗。然而,在年轻ZL老鼠,我们观察到的增加纤维化说唱治疗的反应。此外,我们观察到相反的影响说唱治疗年轻ZL和佐薇。750年佐薇,μ克/公斤/天的说唱治疗足以抑制心肌纤维化,而相同的治疗增加心脏纤维化ZL。因此,许多因素包括年龄差异(年轻或年老)种类、给药途径、剂量似乎影响说唱在啮齿动物模型的影响。
重要的是,ZO-Rap表现出恶化的相对壁厚,副总裁,E/副总裁最后,isovolumic弛豫时间的治疗(12周),而中间的治疗(6周)(数据2 (b),2 (d),2 (e),2 (f))和未经处理的ZO-C相比。符合之前的报道糖尿病老鼠,ZO-C心脏表现出增加的磷酸化Ser473导致Akt激活的一种蛋白激酶,心脏纤维化的贡献者,和增强心脏纤维化(图3)。雷帕霉素抑制心肌纤维化和过度磷酸化Ser473 Akt(图3)。因此,心脏功能恶化ZO-Rap与增加一种蛋白激酶的磷酸化Ser473残留和随后的纤维化。然而,不像在健康小鼠50]或ZL老鼠受到三个月说唱治疗(本研究),有一个一致的空腹血糖上升ZO-Rap在说唱的3个月期治疗。因此ZO-Rap最高高血糖在四组在研究治疗结束时进行测试。有人提议hyperglycemia-mediated nonoxidative葡萄糖的活化途径(NOGPs),尤其是晚期糖化终产物(年龄)通路,可以引起心肌细胞功能障碍[了至关重要的作用51]。ZO-Rap的空腹血浆葡萄糖水平大约12更易与L高于ZO-C年底治疗。ZO-C之间的显著差异空腹血浆葡萄糖水平和ZO-Rap年底12周的说唱治疗可能增加了激活NOGPs ZO-Rap独立,导致心脏功能恶化ZO-Rap ZO-C相比。此外,空腹血浆葡萄糖水平ZO-Rap 12周的说唱治疗后6岁更易与L高于ZO-Rap后六周说唱治疗。12周的说唱治疗后高血糖的增加也可以导致Rap-mediated改善心脏功能的逆转ZO-Rap后六周的治疗。在ZL-Rap,副总裁并在时间点和IVRT是可比的E/E′进一步提高了长期雷帕霉素治疗比未经处理的ZL-C(数字2 (c),2 (e),2 (f))。然而,ZL-Rap还显示相对壁厚的增加和减少的趋势E/副总裁(数据2 (b)和2 (d))。
在ZL老鼠,雷帕霉素治疗抑制gm - csf质数炎症树突细胞形成(30.和改善心血管decorin的表达37),抗炎/再生il - 22生成[52],和凋亡GAS1 [48]。然而,它也增加了潜在的表达cardiodeleterious分子如TWEAK-R / Fn4 [46],Tim1 [47),催乳素(33]。此外,雷帕霉素抑制- 2、il - 10和干扰素-γ(28,29日,40护心)。似乎有一种转向明显扰乱细胞因子在健康动物长期雷帕霉素治疗。
有趣的是,三个antifibrotic细胞因子,il - 10 (53,54),干扰素-γ(55,56],gm - csf (57),被镇压在ZO-C和ZL-Rap心脏ZL-C相比(数字4,6,7)。因为ZO-C和ZL-Rap心脏纤维化展出,可想而知,这些antifibrotic抑制细胞因子通过DM或雷帕霉素作为一个额外的纤维化的机制。这些分子没有显著的雷帕霉素抑制ZO-Rap心(图5)。因此,雷帕霉素的作用在这些antifibrotic细胞因子不同ZL和佐薇的心。这个微分雷帕霉素对antifibrotic细胞因子的影响在健康和糖尿病大鼠可能导致Rapamycin-induced纤维化在健康ZL心脏纤维化的抑制糖尿病佐薇的心。
肥胖和糖尿病是慢性炎症和具有一个受损的免疫反应,增加感染的风险(58,59]。有趣的是,有显著抑制炎症和抗炎的表达白细胞介素ZO-C心脏相比ZL-C心脏。了解这种变化在细胞因子调节的疾病,我们用智慧路径分析(IPA)之间的差异表达细胞因子ZL-C ZO-C。图8(一个)显示音标疾病和功能分析预测抑制许多关键免疫过程包括激活吞噬细胞、骨髓细胞、血液细胞和外周血单核细胞(PBMCs) ZO-C ZL-C相比,心脏的心。此外,一些炎性分子免疫反应的关键在ZO-C感染显著抑制心脏相比ZL-C心。这些包括il - 1α和βil - 1, - 2, gm - csf(质数炎症树突细胞的形成),树突状细胞成熟标记B7-1 / CD80和CD86 / B7-2 CTACK / CCL27(在启动过程中发挥作用(细胞)60期间,TREM-1促进宿主防御感染的早期阶段(61年]。ZO-C心中唯一的促炎细胞因子增加而ZL-C心里CINC-3 (CXCL2 / MIP-2)。这些观察表明ZO-C老鼠的心脏组织可能有一个相对较弱的宿主防御而ZL-C老鼠的心脏组织。必须指出心内膜炎和皮肤和软组织感染在糖尿病患者(高58,62年]。可想而知,抑制细胞因子的心脏内的免疫功能在糖尿病可能导致这一病理。
(一)
(b)
(c)
雷帕霉素治疗逆转抑制心血管decorin佐薇老鼠但没有恢复其他分子包括心血管il - 10的表达。它还进一步抑制催乳激素和催乳素受体。因此,潜在的炎症信号从佐薇催乳素显著抑制大鼠心雷帕霉素治疗后。雷帕霉素治疗也扭转了增加CINC-3佐薇老鼠(CXCL2 / MIP-2)。这些影响是潜在的心血管。然而,它也抑制心血管HGF和Notch-2涉及成人心脏修复(43,63年在ZO-C心。因此,当雷帕霉素治疗产生了有益的影响恢复一些心脏内的分子的表达水平在健康ZL老鼠,它的影响喜忧参半,这也导致心脏健康的进一步削弱抑制其它心血管分子。
IPA分析ZL-C和ZL-Rap预测之间的差异表达细胞因子抑制免疫功能包括红细胞数量、分化的单核细胞的树突细胞,细胞生存能力,诱导单核白细胞(图8 (b))。这并不奇怪,因为雷帕霉素是一种免疫抑制剂。同样,异丙醇分析ZO-C之间的差异表达细胞因子和ZO-Rap还预测抑制的关键细胞功能,包括数量的细胞,细胞分化,细胞迁移,免疫细胞的增殖。这些Rapamycin-induced抑制佐薇老鼠的细胞功能预测的音标是除了许多关键免疫功能的抑制,如图8(一个)。因此,细胞因子的ZO-Rap表明额外的心脏内的先天免疫功能减弱而ZO-C pan-suppression造成的雷帕霉素的细胞功能。
雷帕霉素治疗对心脏功能障碍在糖尿病小鼠模型已经被广泛的研究时间短,结果在糖尿病患者中使用雷帕霉素是鼓舞人心的。我们的数据与先前的报道是一致的,表明雷帕霉素降低心脏纤维化和高胰岛素血在糖尿病小鼠模型。然而,Rapamycin-induced心脏纤维化在健康佐薇的心和抑制抗炎细胞因子(il - 10,干扰素γ,gm - csf)只有在ZL的心而不是佐薇的心。这些观察突出差分调制的潜在作用的心脏内的细胞因子由雷帕霉素在塑造健康和糖尿病治疗心脏的结果。据我们所知,没有报道,定义心脏内的细胞因子在糖尿病小鼠模型和比较雷帕霉素治疗的影响健康和糖尿病大鼠的心脏内的细胞因子的概要文件。在图9,我们已经总结了如何代谢和心脏ZL-C参数和ZO-C不同的缺失和雷帕霉素治疗后。一个明显的因素是改变细胞因子的ZO-C心比ZL-C心导致IPA预测ZO-C抑制心脏内的免疫反应。这个解释是一致的想法组织免疫反应在糖尿病患者受损,这个条件可以使糖尿病患者对感染的易感性增加。因为雷帕霉素是一种免疫抑制剂,在糖尿病患者受损的免疫反应,使用雷帕霉素可以进一步增加免疫抑制需要额外小心。
5。结论
总之,这里给出的数据显示,首次糖尿病ZO-C老鼠有一个心脏内的细胞因子蛋白表达谱反射较弱的心脏宿主防御的健康相比ZL-C老鼠。雷帕霉素治疗,在短期内(6周),改善ZO-C几个心脏舒张功能不全的参数。它也抑制海拔在血液中甘油三酯和胰岛素在12周的治疗期。此外,血清尿酸水平高度,代孕的标志心脏病,是抑制ZL-C同类水平的雷帕霉素治疗。这些观察结果支持这一概念,雷帕霉素的代谢,在糖尿病佐薇大鼠心脏的保护作用。然而,高血糖佐薇进一步加剧了雷帕霉素治疗的老鼠,这是符合抑制胰岛素。长期治疗与雷帕霉素(12周)逆转或减毒的改善心脏功能参数,观察6周的治疗后,加剧了疾病。这种效应可能是由于这样的事实:DM ZO-Rap变得更加严重和重大心脏的微环境的改变,一些心血管和宿主防御分子包括il - 10和HGF减少可能影响的微分结果雷帕霉素干预ZL-C和ZO-C的心脏功能。重要的是,我们的数据在心脏内的细胞因子蛋白分析表明显著减弱心脏内的免疫防御ZO-C ZL-C相比。雷帕霉素是一种免疫抑制剂,似乎已经导致的免疫抑制的背景ZO-C已经削弱了免疫反应。 It is conceivable that the fundamental difference in the intracardiac cytokine profile of the ZL-C and ZO-C is an important contributing factor to the differential cardiac outcomes in diabetics and nondiabetics in response to Rapamycin treatment.
我们先前已经表明,雷帕霉素治疗抑制髓细胞白血病1 (mcl1)有重要作用在心肌细胞和血管平滑肌生存17]。我们近日报道,一种新型肽受体激动剂对血管紧张素ⅱ2型受体AT2R名叫NP-6A4是有效改善心肌细胞和血管平滑肌生存在营养缺乏的压力下64年]。我们还表明,NP-6A4可以增加心血管细胞(mcl1表达式64年]。我们建议协同治疗与雷帕霉素和NP-6A4有利于减轻一些雷帕霉素治疗的负面影响,增强心脏保护糖尿病。
的利益冲突
作者没有财务利益冲突声明。
作者的贡献
Lakshmi Pulakat构思设计的项目和实验。基督教的运气和拉克希米Pulakat代谢轮廓分析执行。文森特·g·德马科通用电气进行生动的我成像和分析。Abuzar马哈茂德和Madhavi p . Gavini心脏内的细胞因子进行分析。Madhavi p Gavini和Lakshmi Pulakat写的手稿。所有作者手稿编辑。
确认
这项工作是支持的,在某种程度上,由生命科学任务增强基金从UM-Columbia (Lakshmi Pulakat), NIH NHLBI 1 r01hl118376-01 (Lakshmi Pulakat)和NHLBI多样性补充奖3 R01 HL118376-02S(基督教运气)。这项工作也由研究服务设施HSTM退伍军人医院。作者非常感谢技术支持从丽莎Watkinson女士和特里卡马克在动物保健和程序。他们也感谢查尔斯Wiedmeyer博士在等离子体分析的技术支持。这项工作也支持的资源,包括设施的使用,从研究服务,哈利·s·杜鲁门纪念退伍军人医院。