這篇文章《Inhibition of fatty acid uptake by TGR5 prevents diabetic cardiomyopathy》發(fā)表于
Nature Metabolism（IF 18.9）雜志。該研究由來自北京大學(xué)第三醫(yī)院、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院、北京大學(xué)等多個(gè)
單位的研究人員共同完成。
研究背景
糖尿病心肌病（DbCM）是糖尿病引發(fā)的常見特異性心肌疾病，嚴(yán)重影響患者心臟健康和生活質(zhì)量。其以心肌脂質(zhì)積累和
心臟功能障礙為顯著特征，疾病發(fā)展中會出現(xiàn)心肌重塑，導(dǎo)致心臟收縮和舒張功能受損，最終引發(fā)心力衰竭。發(fā)病機(jī)制
主要是代謝失衡，尤其是脂質(zhì)代謝失衡，糖尿病狀態(tài)下胰島素抵抗使脂肪分解增加，循環(huán)中游離脂肪酸增多被心肌細(xì)胞
攝取，產(chǎn)生脂毒性，干擾能量代謝。糖尿病的長期高血糖狀態(tài)和胰島素抵抗是主要致病因素，前者直接損傷心肌細(xì)胞，
后者導(dǎo)致脂質(zhì)代謝紊亂并影響心肌細(xì)胞對胰島素的敏感性。目前主要通過心臟超聲、MRI等影像學(xué)檢查結(jié)合血液檢測指
標(biāo)進(jìn)行綜合診斷，治療包括控制血糖血脂、改善代謝紊亂以及針對心臟功能障礙進(jìn)行藥物治療等，本文還提出TGR5 -
DHHC4通路或可成為干預(yù)糖尿病心肌病脂質(zhì)代謝的新治療靶點(diǎn)。
研究結(jié)果
(1) 心臟特異性TGR5缺失加重心臟功能障礙
該部分聚焦探究心臟特異性TGR5缺失對心臟功能的影響，研究人員先構(gòu)建HFD/STZ小鼠模型研究DbCM中膽汁酸代謝變化，
發(fā)現(xiàn)糖尿病心肌損傷小鼠血漿和心臟組織中DCA水平降低。隨后利用心臟特異性TGR5基因敲除小鼠（TGR5ΔCM）在HFD/STZ
誘導(dǎo)的糖尿病模型和2型糖尿病遺傳模型中實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示在健康或糖尿病條件下，TGR5ΔCM小鼠與正常小鼠在體重、
血糖、血脂等方面無顯著差異，但心臟功能顯著下降，心肌肥大和纖維化加劇，表明TGR5缺失會
加重DbCM。
(2) TGR5 基因缺失會促進(jìn)心肌脂質(zhì)積聚
為探究心臟功能障礙表型的潛在機(jī)制，研究人員評估脂質(zhì)代謝水平。研究發(fā)現(xiàn)，無論是HFD/STZ處理的小鼠，
還是2型糖尿病遺傳模型小鼠，TGR5ΔCM小鼠都比TGR5fl/fl小鼠有更明顯的心肌內(nèi)脂質(zhì)積累，表現(xiàn)為ORO、
BODIPY 493/503染色及TG水平檢測結(jié)果均顯示脂質(zhì)積累增加，原代新生小鼠心肌細(xì)胞中脂滴增多，TEM觀察到
脂滴數(shù)量和大小增加 。脂質(zhì)組學(xué)分析表明，TGR5ΔCM小鼠的FFA、DG和TG水平顯著升高，特別是FFA中的
長鏈不飽和脂肪酸明顯增加，這說明TGR5缺乏會促進(jìn)心
肌脂質(zhì)積累。
(3) TGR5激活可預(yù)防心臟功能障礙和心臟脂毒性
研究人員為評估TGR5對預(yù)防心臟脂毒性的影響展開系列實(shí)驗(yàn)。用TGR5激動劑INT - 777灌胃db/db小鼠12周，
結(jié)果顯示，INT - 777可改善db/db小鼠心臟收縮和舒張功能、抑制心肌細(xì)胞肥大和纖維化、減少脂質(zhì)積累，
但對db/db TGR5ΔCM小鼠無效。用膽汁酸DCA或TCA處理HFD/STZ誘導(dǎo)的小鼠，其心臟功能和脂質(zhì)積累的改善
依賴TGR5。另外，脂質(zhì)組學(xué)分析表明，INT - 777處理經(jīng)PA + OA處理的原代新生小鼠心肌細(xì)胞后，F(xiàn)FA、DG、
TG水平以及FFA水平和長鏈脂肪酸均顯著減少。綜上，TGR5可能是潛在治療靶點(diǎn)，激活TGR5可預(yù)防心臟脂毒性
和心臟功能障礙。
(4) TGR5 可抑制脂肪酸吸收和 CD36 的 PM 定位
研究表明，TGR5對心肌細(xì)胞脂肪酸代謝及相關(guān)蛋白復(fù)合物有重要影響。研究人員發(fā)現(xiàn)，糖尿病時(shí)，TGR5ΔCM小鼠
心肌脂肪酸攝取增加，TGR5激動劑可減少db/db小鼠長鏈脂肪酸攝取，且TGR5有助于維持脂肪酸氧化和線粒體功能。
TGR5雖不影響CD36總蛋白水平，但TGR5ΔCM小鼠質(zhì)膜定位的CD36增多，INT-777處理則減少 。同時(shí)，TGR5抑制
CD36-Fyn-Lyn復(fù)合物組裝，解釋了TGR5ΔCM小鼠脂肪酸攝取量增加的現(xiàn)象。
(5) TGR5-DHHC4信號調(diào)節(jié)CD36棕櫚酰化
棕櫚酰化影響蛋白質(zhì)功能與定位，研究人源發(fā)現(xiàn)糖尿病小鼠心臟中棕櫚酰化CD36水平上升，TGR5ΔCM小鼠更高，
INT-777處理可降低，抑制棕櫚酰化能減少心肌細(xì)胞脂肪酸攝取和脂質(zhì)積累，表明TGR5抑制CD36棕櫚酰化。蛋白質(zhì)
棕櫚酰化由DHHCs催化，其中DHHC4和DHHC5介導(dǎo)CD36的棕櫚酰化，TGR5缺失增強(qiáng)CD36與DHHC4的結(jié)合，敲低DHHC4
可降低CD36棕櫚酰化，TGR5對CD36功能的抑制依賴DHHC4，TGR5通過cAMP-PKA信號通路抑制DHHC4，TGR5-DHHC4
信號在心肌細(xì)胞中介導(dǎo)CD36棕櫚酰化。
(6) DHHC4 KD可挽救TGR5缺陷小鼠的心功能障礙
研究人員為探究DHHC4在體內(nèi)的作用，對HFD/STZ誘導(dǎo)的TGR5fl/fl和TGR5ΔCM小鼠經(jīng)尾靜脈注射AAV9-cTNNT-DHHC4，
構(gòu)建心肌細(xì)胞特異性DHHC4-KD小鼠模型。超聲心動圖顯示，DHHC4基因敲低改善了HFD/STZ誘導(dǎo)的心臟功能障礙，
逆轉(zhuǎn)TGR5缺失小鼠的心臟功能惡化。同時(shí)，敲低DHHC4減少了心肌脂質(zhì)積累、降低了心臟中CD36
的棕櫚酰化水平和質(zhì)膜定位，還顯著降低了脂肪酸攝取，表明TGR5缺失導(dǎo)致的脂質(zhì)積累增加和心臟功能障礙
依賴于DHHC4激活。
(7) 糖尿病患者體內(nèi) DCA 與心肌損傷的關(guān)系
研究人員旨在探究糖尿病心肌損傷與膽汁酸水平的潛在聯(lián)系，通過膽汁酸靶向代謝組學(xué)分析健康者、2型糖尿病
伴左心室肥厚或心力衰竭患者的血漿膽汁酸。結(jié)果顯示，糖尿病伴左心室肥厚患者的DCA水平低于健康者，
伴心力衰竭時(shí)更低。按性別分析，男女患者的DCA水平在患病時(shí)均降低且性別間無差異。相關(guān)性分析表明，
血漿DCA水平與NT-proBNP呈負(fù)相關(guān)，與EF呈正相關(guān)。這些結(jié)果表明膽汁酸-TGR5通路參與糖尿病心肌病發(fā)展，
有作為診斷標(biāo)志物的潛力。
研究結(jié)論
該研究發(fā)現(xiàn)膽汁酸受體TGR5在DbCM進(jìn)程中意義重大，其通過TGR5-DHHC4通路，抑制脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)體CD36的棕櫚酰化
和質(zhì)膜定位，減少脂肪酸攝取和脂質(zhì)積累，從而對DbCM起保護(hù)作用。糖尿病心肌損傷患者和小鼠的TGR5偏向性
膽汁酸DCA水平顯著降低，TGR5缺失會加重DbCM小鼠的心臟病變，激活TGR5則可預(yù)防。此外，血漿DCA水平與
糖尿病心肌損傷程度及心臟功能相關(guān)，或可作為DbCM的診斷標(biāo)志物，為DbCM的治療提供了新的潛在靶點(diǎn)和理論依據(jù)。
優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
該研究借助多種小鼠模型與細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，綜合超聲心動圖、代謝組學(xué)等技術(shù)，詳細(xì)闡釋TGR5對心臟脂質(zhì)代謝及相關(guān)
通路的影響。通過分析患者血漿膽汁酸，將研究與臨床緊密相連，為治療提供新靶點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)，設(shè)置多組
對照，還運(yùn)用多種先進(jìn)技術(shù)從不同角度驗(yàn)證結(jié)果，說服力強(qiáng)。
缺點(diǎn)
研究存在臨床轉(zhuǎn)化困難的問題，如TGR5激動劑在人體的安全性和有效性未知。人體環(huán)境復(fù)雜，個(gè)體遺傳、腸道
菌群等因素會干擾TGR5 - DHHC4通路，研究對此考量不足。此外，在機(jī)制研究上，TGR5經(jīng)cAMP - PKA信號通路
調(diào)節(jié)DHHC4的具體分子機(jī)制等細(xì)節(jié)有待明確。
參考文獻(xiàn)
Wang, H., Wang, J., Cui, H. et al. Inhibition of fatty acid uptake by TGR5 prevents diabetic cardiomyopathy. Nat Metab 6,
1161–1177 (2024).
聯(lián)系人：張
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