مقالة بحثية

يعمل N-Lactoyl-phenylalanine على تحسين الوظيفة القلبية في نموذج فأر لمرض اعتلال عضلة القلب السكري من خلال تنظيم استقلاب الدهون

21 مشاهدات

⸱

DOI:

10.3791/72633

⸱

سبتمبر 1, 2026

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Nanjing Drum Tower Hospital Clinical College, Nanjing University of Chinese Medicine, 2Affiliated Hospital of Medical School, Nanjing University, 3Institute of Advanced Synthesis, School of Chemistry and Molecular Engineering, Nanjing Tech University

في هذه المقالة

ملخص

يصف هذا البروتوكول مناهج مخبرية (in vitro) وحيوية (in vivo) لاستقصاء كيفية تأثير N-lactoyl-phenylalanine على اعتلال عضلة القلب السكري، واستقلاب الدهون في القلب، وتخليق الكوليسترول، مع التركيز على مسار adenosine monophosphate-activated protein kinase alpha 1/3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase.

الملخص

يُعد اعتلال عضلة القلب السكري (DCM) أحد أخطر مضاعفات مرض السكري. ويمكن لـ N-lactoyl-phenylalanine (Lac-Phe)، وهو مستقيل داخلي المنشأ، أن يعزز فقدان الوزن ويحسن توازن الجلوكوز. سعت هذه الدراسة إلى استقصاء التأثير العلاجي لـ Lac-Phe على اعتلال عضلة القلب السكري واستكشاف الآلية الكامنة وراء ذلك بشكل أكبر. تم علاج فئران مصابة بمرض السكري من النوع 2 مع اعتلال عضلة القلب السكري باستخدام Lac-Phe. وقد أدى Lac-Phe إلى تعزيز الوظيفة الانقباضية للقلب، وتحسين إعادة التشكيل المرضي، وتقليل تراكم الدهون في القلب. وفي المختبر، تم استقصاء تأثيرات Lac-Phe في خلايا H9c2 المحفزة بالجلوكوز العالي وحمض البالمتيك. وقد قلل Lac-Phe من تراكم الدهون عن طريق خفض تخليق الكوليسترول في خلايا H9c2. ومن الناحية الميكانيكية، عزز Lac-Phe فسفرة وتنشيط بروتين كيناز المعتمد على أدينوسين أحادي الفوسفات ألفا 1 (AMPKα1). وبناءً على ذلك، قام AMPKα1 المنشط بفسفرة وتثبيط هدفه المصب، وهو مختزل 3-هيدروكسي-3-ميثيل جلوتاريل-مرافق الإنزيم أ (HMGCR)، مما أدى إلى تقليل تخليق الكوليسترول وبالتالي تحسين اختلال استقلاب الدهون في خلايا H9c2. وتشير هذه النتائج إلى أن Lac-Phe يحسن استقلاب الدهون في خلايا H9c2 في حالات اعتلال عضلة القلب السكري عبر مسار AMPKα1/HMGCR، مما يؤدي إلى تعزيز الوظيفة الانقباضية للقلب وتحسين إعادة التشكيل المرضي. قد يمثل Lac-Phe نهجاً علاجياً محتملاً لاعتلال عضلة القلب السكري.

المقدمة

يُعد داء السكري مرضاً أيضياً يتميز بارتفاع مستمر في مستوى سكر الدم (hyperglycemia)1. وخلال العقدين الماضيين، أصبح السكري أحد أهم عشرة أسباب للوفاة في جميع أنحاء العالم، حيث يتوفى أكثر من ستة ملايين شخص سنوياً بسبب السكري ومضاعفاته2. ويمثل اعتلال عضلة القلب السكري (DCM)، وهو حالة مرضية قلبية ناتجة عن داء السكري، أحد أخطر المضاعفات المرتبطة بهذا المرض3,4. وهو يعمل كعامل خطر مستقل للإصابة بفشل القلب، ويتميز بتغيرات هيكلية ووظيفية في عضلة القلب5,6، بما في ذلك تليف القلب وتضخم الخلايا العضلية القلبية، مما يؤدي في النهاية إلى خلل وظيفي في كل من الانبساط والانقباض. وعلى الرغم من استخدام العديد من العلاجات القلبية الوعائية التقليدية حالياً في إدارة اعتلال عضلة القلب السكري، مثل حاصرات β، ومثبطات الإنزيم المحول للأنجيوتنسين، وحاصرات مستقبلات الأنجيوتنسين II من النوع 17,8، إلا أن فعاليتها تظل دون المستوى الأمثل في الإعدادات السريرية. ونظراً لأن الآليات الكامنة وراء اعتلال عضلة القلب السكري لم تُدرس بشكل وافٍ9، فلا توجد حالياً استراتيجية علاجية واضحة تستهدف هذا المرض10,11. وتتطور المظاهر السريرية لاعتلال عضلة القلب السكري من خلل وظيفي انبساطي بدون أعراض في المرحلة المبكرة إلى خلل وظيفي انقباضي وفشل قلبي سريري في المرحلة المتأخرة، وصولاً إلى الوفاة12,13. لذا، هناك حاجة ملحة لاستكشاف وتطوير خيارات علاجية فعالة لهذه الحالة.

يُعد اختلال استقلاب الدهون سمة رئيسية لمرض اعتلال عضلة القلب التوسعي (DCM)14. ففي حالات DCM، يمكن أن تؤدي زيادة مستويات الأحماض الدهنية الحرة (FFAs) في الدم إلى امتصاص مفرط للأحماض الدهنية من قِبل الخلايا العضلية القلبية15,16. ويعتمد استقلاب الأحماض الدهنية في الخلايا العضلية القلبية بشكل أساسي على أكسدة الأحماض الدهنية. ومع مرور الوقت، تصبح عملية أكسدة الأحماض الدهنية في الخلايا العضلية القلبية غير كافية لاستقلاب جميع الأحماض الدهنية الممتصة بشكل كامل، مما يؤدي إلى تراكم الأحماض الدهنية الزائدة ونواتج استقلابها الوسيطة في الخلايا العضلية القلبية17. ويحفز هذا الحمل الدهني المفرط حدوث السمية الدهنية، ويعطل إمدادات الطاقة في عضلة القلب، ويعزز الإجهاد التأكسدي والاستجابات الالتهابية القلبية، مما يتسبب في النهاية في إلحاق ضرر جسيم بالخلايا العضلية القلبية18,19. وبناءً على ذلك، قد يمثل التنظيم النشط لاستقلاب الدهون في القلب هدفاً علاجياً محتملاً لمرض DCM20.

يُعد N-lactoyl-phenylalanine (Lac-Phe) مستقلاً أيضياً داخلي المنشأ يرتفع تركيزه بسرعة بعد ممارسة التمارين الرياضية21. ومن الناحية الميكانيكية، يتم تصنيع Lac-Phe بواسطة إنزيم carnosine dipeptidase 2 (CNDP2) السيتوبلازمي من خلال تكثيف اللاكتات والفينيل ألانين. وينتشر مسار التصنيع الحيوي هذا على نطاق واسع في أنواع مختلفة من الخلايا، بما في ذلك البلعميات، والخلايا الظهارية، والخلايا الجذعية الميزنكيمية، والتي تفرز Lac-Phe في الدورة الدموية بعد النشاط البدني22. وقد تبين أن الإعطاء المزمن لـ Lac-Phe يقلل بشكل فعال من تناول الطعام، ويخفض السمنة ووزن الجسم، ويحسن التوازن الداخلي للجلوكوز21. كما أظهرت دراسة حديثة أن Lac-Phe يمكن أن يحسن قدرة استقلاب الدهون في الخلايا الدبقية الصغيرة/البلعميات بعد إصابة الحبل الشوكي23. ومن المثير للاهتمام أن الدراسات تشير إلى أن الإعطاء الحاد والمزمن للميتفورمين، وهو دواء الخط الأول لعلاج السكري من النوع 2، يمكن أن يرفع مستويات Lac-Phe، وأن Lac-Phe يتوسط التأثيرات المضادة للسمنة للميتفورمين22. علاوة على ذلك، أثبت Sha وزملاؤه مؤخراً أن Lac-Phe يقلل من موت خلايا عضلة القلب عن طريق تخفيف خلل الميتوكوندريا، مما يؤدي إلى تحسين فشل القلب الناجم عن تضيق الأبهر المستعرض (TAC)24. ويعد فرط سكر الدم المزمن والسمنة من العوامل المهمة التي تساهم في خلل استقلاب الدهون في DCM25. وبشكل جماعي، تشير هذه الأدلة إلى أن Lac-Phe قد يكون له تأثير علاجي محتمل على DCM. ومع ذلك، لم يتم حتى الآن بحث دور Lac-Phe تحديداً في حالة DCM.

وجدنا في هذه الدراسة أن الإعطاء الخارجي لـ Lac-Phe للفئران المصابة باعتلال عضلة القلب السكري أدى إلى تحسين الوظيفة الانقباضية للقلب بفعالية وتخفيف إعادة تشكيل القلب المرضية. كما وجدنا أن Lac-Phe حسن وظائف القلب في الفئران المصابة بـ DCM من خلال تنظيم خلل استقلاب الدهون؛ حيث قلل Lac-Phe من تراكم القطيرات الدهنية (LD) في الخلايا العضلية القلبية للفئران المصابة بـ DCM وخفض محتوى الكوليسترول في القلب. أما من الناحية الميكانيكية، فقد حفز Lac-Phe فسفرة وتنشيط بروتين كيناز المعتمد على أدينوسين أحادي الفوسفات ألفا 1 (AMPKα1)، مما أدى بدوره إلى تعزيز فسفرة مختزل 3-هيدروكسي-3-ميثيل غلوتاريل مرافق الإنزيم أ (HMGCR). وتعمل فسفرة HMGCR على تقليل نشاطه، مما يؤدي إلى انخفاض إنتاج الكوليسترول وبالتالي تحسين خلل استقلاب الدهون في الخلايا العضلية القلبية. توفر هذه النتائج أساساً نظرياً للعلاج المحتمل لـ DCM باستخدام Lac-Phe.

البروتوكول

تمت الموافقة على بروتوكول الدراسة الحيوانية من قبل لجنة الأخلاقيات المؤسسية في مستشفى برج الطبول بنانجينغ (رقم الموافقة: 2025AE1065، 26 سبتمبر 2025)، وأُجريت الدراسة وفقاً للإرشادات الموضحة في إرشادات رعاية واستخدام حيوانات المختبر (الطبعة الثامنة)، الصادرة عن المعاهد الوطنية للصحة في الولايات المتحدة.

الحيوانات

استُخدم في هذه الدراسة ثلاثون فأراً من ذكور سلالة C57BL/6J تبلغ من العمر 5 أسابيع. وبعد أسبوع واحد من التغذية التكيفية، وُضعت جميع الفئران في مساكن مع إتاحة الوصول إلى الغذاء والماء تحت دورة نهارية-ليلية متبادلة مدتها 12 ساعة في درجة حرارة تبلغ 22°C ± 2°C ورطوبة تتراوح بين 40% و60%. واستُخدم نظام غذائي عالي الدهون (HFD) مقترناً بجرعة منخفضة من الستريبتوزوتوسين (STZ) لإنشاء نموذج فأر مصاب باعتلال عضلة القلب السكري (DCM) (الشكل 1أبعد أربعة أسابيع من بدء التغذية بنظام غذائي عالي الدهون (HFD؛ 60% دهون، 20% بروتين، و20% كربوهيدرات)، صيمت الفئران طوال الليل، ثم حُقنت لاحقاً بمادة الستربتوزوتوسين (STZ؛ بتركيز 8 مجم/مل مذابة في محلول سترات المنظم، بأس هيدروجيني pH 4.5) عبر الحقن داخل الصفاق بجرعة 35 مجم/كجم/يوم لمدة ثلاثة أيام متتالية. أما فئران مجموعة الضبط، فقد غُذيت بنظام غذائي ضابط (10% دهون، 20% بروتين، و70% كربوهيدرات) وتلقت أحجاماً مكافئة من محلول سترات المنظم. وبعد 15 أسبوعاً إضافية من الاستمرار في النظام الغذائي عالي الدهون، تم اختيار الفئران التي استوفت كلا المعيارين: مستوى جلوكوز الدم العشوائي ≥13.3 مليمول/لتر، والكسر القذفي للبطين الأيسر (LVEF) البالغ <اعتُبرت الفئران التي بلغت نسبة كسر القذف لديها 55% نماذج ناجحة لمرض اعتلال عضلة القلب التوسعي (DCM). ورُقمت هذه الفئران التي تم التحقق من إصابتها بـ DCM، ثم وُزعت عشوائياً على مجموعتي DCM ومجموعة DCM + Lac-Phe باستخدام جدول أرقام عشوائي. وقد فشلت نصف الفئران تقريباً في تطوير النموذج؛ لذا تم قتل هذه الحيوانات رحيماً وفقاً لمتطلبات أخلاقيات التعامل مع الحيوانات. وباختصار، قُسمت الفئران إلى ثلاث مجموعات: مجموعة ضابطة (Control)، ومجموعة DCM، ومجموعة DCM + Lac-Phe (بحيث بلغ عدد الفئران 10 في كل مجموعة). خضعت جميع الفئران العشر في كل مجموعة لتخطيط صدى القلب، وقياس وزن الجسم، واختبار تحمل الجلوكوز الفموي (OGTT). وبعد فترة علاج استمرت 28 يوماً، جُمعت القلوب لإجراء التحاليل اللاحقة. كان هناك 10 فئران في كل مجموعة؛ استُخدم ثلاثة فئران من كل مجموعة لتسلسل الترانسكريبتوم، وثلاثة للمجهر الإلكتروني النافذ والتلوين النسيجي، وثلاثة لتحليل التعبير البروتيني، بينما خُصص الفأر المتبقي في كل مجموعة كاحتياطي. وبعد التأسيس الناجح لنموذج DCM، أُذيب Lac-Phe في محلول ملحي طبي بتركيز نهائي قدره 10 مجم/مل. وتلقت الفئران في مجموعة DCM + Lac-Phe عقار Lac-Phe عن طريق الحقن داخل الصفاق بجرعة 50 مجم/كجم/يوم، وبحجم حقن قدره 5 مل/كجم، مرة واحدة يومياً لمدة 28 يوماً متتالية. بينما حُقنت الفئران في المجموعتين الضابطة وDCM بحجم مكافئ من المحلول الملحي الطبي كعنصر تحكم ناقل.

figure-protocol-1
الشكل 1يُحسن Lac-Phe الوظائف القلبية وإعادة التشكيل المرضي لدى الفئران المصابة باعتلال عضلة القلب السكري. (أ) مخطط تخطيطي لنموذج فأر مصاب باعتلال عضلة القلب السكري (DCM) المستحث بواسطة النظام الغذائي عالي الدهون (HFD) والستريبتوزوتوسين (STZ)، وبروتوكول العلاج بـ Lac-Phe. (ب) أوزان أجسام الفئران في مجموعات المجموعة الضابطة (Control)، وDCM، وDCM + Lac-Phe خلال فترة العلاج التي استمرت 4 أسابيع؛ العدد = 10 لكل مجموعة. (ج) اختبار تحمل الجلوكوز الفموي (OGTT) في المجموعات المحددة؛ العدد = 10 لكل مجموعة. (د) صور تخطيط صدى القلب ممثلة عند الأسبوع 0 و2 و4 من العلاج. (هـ، و) قياس كمي للكسر القذفي للبطين الأيسر (LVEF) (هـ) والتقصير الجزئي (FS) (و)؛ العدد = 10 لكل مجموعة. (ز) صور ممثلة لصبغة الهيماتوكسيلين والإيوسين (H&E)&مقاطع من القلب مصبوغة بـ (E). شريط المقياس = 1 مم. (H,I) صبغة ماسون ثلاثية الألوان نموذجية لمقاطع من القلب (H) وقياس كمي للمنطقة الليفية (I)؛ العدد = 3 لكل مجموعة. شريط المقياس = 50 μm(J, K) صبغ تمثيلي بـ wheat germ agglutinin (WGA) لقطاعات من القلب (J) وتقدير كمي للمساحة النسبية للخلايا العضلية القلبية (K)؛ العدد = 3 لكل مجموعة. شريط المقياس = 20 μmتُعرض البيانات في صورة المتوسط الحسابي ± الانحراف المعياري. P < 0.05, **P < 0.001. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الوظيفة القلبية

بعد التخدير باستنشاق isoflurane، تم تثبيت الفئران في وضع الاستلقاء الظهري على منصة يتم التحكم في درجة حرارتها (37°C). وقِيست أبعاد البطين الأيسر وسرعة تدفق الدم في الصمام المترالي خلال فترتي الانبساط والانقباض باستخدام جهاز تخطيط صدى القلب مجهز بمحول طاقة بتردد 40 MHz، والتي حُسب من خلالها الكسر القذفي للبطين الأيسر LVEF وكسر التقصير (FS). كما جُمعت ثلاث دورات قلبية متتالية من كل فأر.

معالجة الخلايا

تم استزراع خلايا H9c2 في وسط Dulbecco’s modified Eagle’s المكمل بـ 10% من مصل البقر الجنيني و 1% من البنسلين-ستربتوميسين عند درجة حرارة 37°C في جو رطب يحتوي على 5% CO₂. تم تمرير الخلايا كل 2–3 أيام عند وصولها إلى درجة تلاقي تتراوح بين 70%–80%. ولإجراء التجارب، تم استزراع الخلايا في أطباق بقطر 10 cm ثم تقسيمها إلى ثلاث مجموعات: مجموعة ضابطة، ومجموعة الجلوكوز العالي/حمض البالمتيك (HG/PA)، ومجموعة HG/PA + Lac-Phe. تعرضت الخلايا في مجموعتي HG/PA و HG/PA + Lac-Phe أولاً لـ 0.25 mM من حمض البالمتيك و 50 mM من الجلوكوز لمدة 24 h. بعد ذلك، عولجت الخلايا في مجموعة HG/PA + Lac-Phe بـ 10 μg/mL من Lac-Phe لمدة 24 h إضافية مع الاستمرار في التعريض لـ HG/PA؛ بينما تلقت الخلايا في مجموعة HG/PA حجماً مكافئاً من PBS تحت نفس ظروف HG/PA. وفي تجارب تثبيط p-AMPK، تم إضافة 10 μM من AMPK-IN-3 (المذاب في DMSO) بالتزامن مع Lac-Phe لمدة 24 h، وتلقت مجموعات الضبط المقابلة حجماً متساوياً من DMSO. أما في تجارب الأتورفاستاتين (atorvastatin)، فقد عولجت خلايا H9c2 تحت ظروف HG/PA بـ 10 μM من atorvastatin لمدة 24 h، إما بمفرده أو بالاشتراك مع 10 μg/mL من Lac-Phe.

التصبيغ النسيجي

بعد 28 يوماً من إعطاء Lac-Phe، تم استئصال قلوب الفئران وتثبيتها بالغمر في 4% paraformaldehyde (pH 7.4) لمدة 24 h. تم طمر أنسجة القلب المثبتة في البارافين وتقطيعها إلى شرائح بسمك 6-μm. صُبغت مقاطع الأنسجة بصبغات hematoxylin and eosin، وwheat germ agglutinin، وMasson’s trichrome. نُفذت جميع إجراءات الصبغ بدقة وفقاً لبروتوكولات الشركات المصنعة. أُجري التصوير الشامل للشريحة (Whole-slide imaging) بتكبير 20× باستخدام مجهر حقل مضيء عالي الدقة مجهز بنظام كاميرا رقمية.

تحليل لطخة ويسترن

تم تحديد تركيز البروتين باستخدام مقايسة Bradford. فُصلت نواتج تحلل الأنسجة بواسطة SDS-PAGE على هلام أكريلاميد بتركيز 10% (w/v)، ونُقلت كهربائياً إلى أغشية polyvinylidene difluoride. تم حجب مواقع الارتباط غير النوعية باستخدام 5% من bovine serum albumin لمدة 2 h في درجة حرارة الغرفة. بعد ذلك، حُضنت الأغشية طوال الليل عند 4°C مع أجسام مضادة أولية (مخففة بنسبة 1:1,000)، تلتها ست عمليات غسيل بمحلول TBST (مدة كل منها 5 min) على جهاز هزاز. ثم حُضنت الأغشية مع أجسام مضادة ثانوية مقترنة بـ horseradish peroxidase (مخففة بنسبة 1:5,000) لمدة 2 h في درجة حرارة الغرفة، تلتها ست عمليات غسيل أخرى بمحلول TBST (مدة كل منها 5 min). تم إظهار حزم البروتين باستخدام مجموعة كواشف التألق الكيميائي المعزز. وأُجري التكميم لنتائج western blot عن طريق تحليل كثافة النطاقات باستخدام برنامج ImageJ. جميع الأجسام المضادة المستخدمة في هذه الدراسة مدرجة في جدول المواد.

علم النسخ (Transcriptomics)

تم عزل الحمض النووي الريبوزي الكلي (Total RNA) من أنسجة قلب فئران من سلالة C57BL/6J باستخدام كاشف TRIzol ومجموعات RNeasy mini. وتم تقييم جودة الـ RNA باستخدام جهاز 2100 bioanalyzer، مما أظهر نقاءً وسلامةً عالية للـ RNA. كما جُهزت مكتبات تسلسل الـ RNA (RNA-seq libraries) وفقاً لدليل مجموعة VAHTS Universal V10 RNA-seq Library Prep Kit، وتم تسلسلها باستخدام نظام Illumina NovaSeq 6000 (قراءة فردية، 150 زوجاً قاعدياً). وحددت الجينات ذات التعبير التفاضلي باستخدام برنامج DESeq2، مع قيمة معدلة P قيمة < 0.05 ولوغاريتم مطلق₂ معدل التغير > تُعتبر القيمة 1 ذات دلالة إحصائية. أُجري تحليل إثراء الوجود الجيني (GO) على الجينات ذات التعبير المتباين، وحُسبت دلالة إثراء الجينات ذات التعبير المتباين في مصطلحات الوجود الجيني باستخدام خوارزمية التوزيع الهندسي الفائق.

تلوين Oil Red O وتلوين الدهون بـ LD540

تم طمر أنسجة القلب في مركب OCT ثم قُطعت إلى مقاطع بسمك 10-μm. تُرِكت المقاطع المجمدة لتصل إلى درجة حرارة الغرفة لمدة 30 دقيقة، ثم ثُبِّتت باستخدام 4% paraformaldehyde لمدة 10 دقائق. وبعد الغسل بمحلول PBS، وُضعت المقاطع في كحول isopropyl بنسبة 60% لمدة 15 ثانية، ثم غُطيت بمحلول العمل Oil Red O لمدة 30 دقيقة. بعد ذلك، عولجت المقاطع بكحول isopropyl بنسبة 60% لمدة 15 ثانية وغُسلت ثلاث مرات بمحلول PBS. أما بالنسبة لصبغ الدهون باستخدام LD540، فقد غُسلت خلايا H9c2 بمحلول PBS وثُبِّتت باستخدام 4% paraformaldehyde لمدة 10 دقائق في درجة حرارة الغرفة. ثم حُضنت الخلايا مع 10 μM من LD540 لمدة 30 دقيقة في درجة حرارة الغرفة.

المجهر الإلكتروني النافذ (TEM)

قُطعت أنسجة قلب الفأر الطازجة إلى قطع بحجم 1–2 mm3، وثُبّتت في محلول تثبيت للمجهر الإلكتروني عند درجة حرارة 4°C لمدة 4 h، ثم غُسلت بالماء المقطر مرتين وغُمرت في محاليل إيثانول ذات تركيزات تزداد تدريجيًا. بعد ذلك، تم طمر العينات وتقطيعها إلى شرائح، ثم فحصها باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ.

محتوى الكوليسترول الكلي (TC)

تم قياس مستويات الكوليسترول الكلي (TC) في عينات المصل وخلايا H9c2 باستخدام طقم فحص Amplex Red Cholesterol and Cholesteryl Ester Assay Kit وفقاً لتعليمات الشركة المصنعة.

اختبار تحمل الجلوكوز الفموي (OGTT)

صِيمت الفئران لمدة 14 h (من الساعة 19:00 إلى 9:00) ثم أُعطيت الجلوكوز عن طريق التغذية الأنبوبية (محلول مخزن بتركيز 20%، بجرعة 2 g/kg). تم تحديد مستويات جلوكوز الدم باستخدام عينات دم جُمعت من الوريد الذيلي عند الدقائق 0 و15 و30 و60 و120 بعد التغذية الأنبوبية.

قياس مجموعة عد الخلايا-8 (CCK-8)

استُخدم اختبار CCK-8 لقياس حيوية الخلايا. حيث زُرعت خلايا H9c2 في أطباق ذات 96 بئراً بكثافة أولية بلغت 3 × 104 خلية/بئر. وبعد معالجتها بتركيزات مختلفة من Lac-Phe تحت ظروف HG/PA لمدة 24 h، أُضيف 10 μL من كاشف الطقم إلى 100 μL من وسط الزرع في كل بئر، ثم حُضنت الخلايا عند 37°C لمدة 4 h. وقيس الامتصاص عند 450 nm باستخدام قارئ ميكروبليت متعدد الأنماط للحصول على قيمة الكثافة الضوئية (OD).

الرسو الجزيئي

تم تنزيل البنى البلورية لـ Lac-Phe و AMPKα1 من PubChem26. وقد أُجريت عملية الإرساء الجزيئي باستخدام CB-DOCK227.

التحليل الإحصائي

أجرى باحثون لم تكن لديهم معرفة بتوزيع المجموعات جميع قياسات تخطيط صدى القلب، والصبغ النسيجي، والتقديرات الكمية للصور. نُفذت جميع تحليلات البيانات باستخدام Prism وSPSS 20.0. كُررت كل تجربة ثلاث مرات على الأقل، وعُرضت البيانات في شكل المتوسط ± الانحراف المعياري. تم تقييم تجانس التباين باستخدام اختبار Levene. كما تم التأكد من التوزيع الطبيعي من خلال الفحص الرسومي للبواقي. أجريت المقارنات بين المجموعات المتعددة باستخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه (one-way ANOVA)، يليه اختبار Tukey للمقارنات البعدية لإجراء مقارنات زوجية. وبالنسبة لبيانات اختبار تحمل الجلوكوز الفموي (OGTT)، استُخدم تحليل التباين ثنائي الاتجاه للقياسات المتكررة (two-way repeated-measures ANOVA)، مع اعتبار المجموعة كعامل بين المبحوثين والوقت كعامل داخل المبحوثين، يليه اختبار Bonferroni للمقارنات البعدية. اعتُبرت القيمة P < 0.05 ذات دلالة إحصائية.

النتائج

يعمل Lac-Phe على تحسين الوظيفة القلبية في الفئران المصابة باعتلال عضلة القلب السكري

لقد استحثثنا اعتلال عضلة القلب التوسعي (DCM) في فئران من سلالة C57BL/6J باستخدام نظام غذائي عالي الدهون (HFD) مقترناً بحقن الستريبتوزوتوسين (STZ) (الشكل 1أ) وتم توزيع فئران DCM التي تم إنشاؤها بنجاح عشوائياً على مجموعة غير معالجة (مجموعة DCM) ومجموعة معالجة بـ Lac-Phe، مع استخدام فئران C57BL/6J كضابط سلبي. ووفقاً للدراسة التي أجراها Li وآخرون.21وقمنا باختيار ٥٠ ملغ/كغ كجرعة علاجية من Lac-Phe. وبعد إنشاء النموذج بنجاح، تلقت مجموعة العلاج بـ Lac-Phe حقناً خارجياً من Lac-Phe لمدة أربعة أسابيع، بينما تلقت المجموعة غير المعالجة حقناً من محلول ملحي بحجم مكافئ. ومقارنة بمجموعة اعتلال عضلة القلب السكري (DCM)، أظهرت الفئران المصابة باعتلال عضلة القلب السكري والمعالجة بـ Lac-Phe انخفاضاً ملحوظاً في وزن الجسم بعد أربعة أسابيع (الشكل 1Bكشف اختبار تحمل الجلوكوز الفموي (OGTT) أنه، مقارنة بمجموعة الضابطة السالبة، عانت الفئران في مجموعة اعتلال عضلة القلب السكري (DCM) من ارتفاع ملحوظ في مستويات جلوكوز الدم عند جميع النقاط الزمنية المقاسة، مما يشير إلى ضعف في تحمل الجلوكوز. وفي المقابل، أظهرت فئران اعتلال عضلة القلب السكري التي عولجت بـ Lac-Phe تحسناً في تحمل الجلوكوز (الشكل 1جوكشف تحليل تخطيط صدى القلب أنه، مقارنة بالفئران في مجموعة الضبط السلبية، أظهرت الفئران المصابة باعتلال عضلة القلب التوسعي (DCM) انخفاضاً ملحوظاً في الكسر القذفي للبطين الأيسر (LVEF) والتقصير الجزئي (FS) (الشكل 1D-F). أدت المعالجة بـ Lac-Phe إلى زيادة الكسر القذفي للبطين الأيسر (LVEF) والتقصير التجزيئي (FS) في فئران مصابة باعتلال عضلة القلب التوسعي (DCM). وأظهر التحليل النسيجي المرضي باستخدام H&أظهر صبغ الـ E وجود تضخم مرضي في أنسجة القلب لدى فئران اعتلال عضلة القلب التوسعي (DCM) مقارنة بالفئران الضابطة (الشكل 1G). أدى العلاج بـ Lac-Phe إلى تخفيف تضخم عضلة القلب بشكل ملحوظ. كما أظهر صبغ ماسون ثلاثي الألوان (Masson’s trichrome staining) أن Lac-Phe خفف بشكل كبير من تليف عضلة القلب في قلوب المصابة باعتلال عضلة القلب التوسعي (DCM) (الشكل 1Hأناأشار صبغ WGA إلى أن Lac-Phe قلل بشكل كبير من مساحة المقطع العرضي للخلايا العضلية القلبية في قلوب المصابة بـ DCM (الشكل 1J،Kوتثبت هذه التجارب أن الإعطاء الخارجي لـ Lac-Phe يحسن وظائف القلب بشكل فعال ويخفف من إعادة التشكل المرضي لدى الفئران المصابة باعتلال عضلة القلب التوسعي (DCM).

يعمل Lac-Phe على تحسين اختلال استقلاب الدهون في اعتلال عضلة القلب التوسعي (DCM)

لمزيد من التوضيح لآلية عمل Lac-Phe في حالة اعتلال عضلة القلب التوسعي (DCM)، أجرينا تحليلاً ترانسكريبتومياً لأنسجة القلب لدى الفئران. وعقب الحصول على البيانات، تم إجراء تحليلات GO ومسارات KEGG. وأشار تحليل GSEA لعملية استقلاب الأحماض الدهنية وتحليل إثراء مسار KEGG إلى وجود تغيرات في المسارات المتعلقة باستقلاب الدهون (Figure 2A,B). وللتحقق بشكل أكبر من كيفية عمل Lac-Phe في قلوب فئران DCM، أجرينا تحليلاً بالمجهر الإلكتروني النافذ (TEM) (Figure 2C,D) لفحص ما إذا كانت المعالجة بـ Lac-Phe قد غيرت المورفولوجيا البنيوية الدقيقة لقلوب فئران DCM. وأظهر التصوير بـ TEM زيادة ملحوظة في كثافة قطيرات الدهون (LD) داخل قلوب فئران DCM مقارنة بفئران المجموعة الضابطة، بينما أدى إعطاء Lac-Phe إلى تقليل هذه الكثافة من قطيرات الدهون بشكل فعال. ونظراً للأهمية المثبتة لاختلال استقلاب الدهون في حالة DCM، قمنا بتقييم تراكم الدهون القلبي بشكل أكبر باستخدام صبغة Oil Red O (Figure 2E,F). وأظهر التحليل النسيجي زيادة ملحوظة في تراكم الدهون في قلوب فئران DCM، بينما قللت المعالجة بـ Lac-Phe من هذا التراكم الدهني. كما خفضت المعالجة بـ Lac-Phe مستوى الكوليسترول الكلي (TC) في مصل فئران DCM (Figure 2G). ولاختيار الجرعة المناسبة من Lac-Phe للتجارب المختبرية (in vitro)، استخدمنا مقايسة CCK-8 لقياس حيوية خلايا H9c2 المعالجة بتركيزات مختلفة من Lac-Phe تحت ظروف HG/PA (Figure 2H). وأظهرت خلايا H9c2 المعالجة بـ Lac-Phe بتركيز 10 μg/mL تحت ظروف HG/PA أعلى معدل بقاء بين التركيزات المختبرة. وبناءً على ذلك، اخترنا تركيز 10 μg/mL من Lac-Phe للتجارب اللاحقة. وأظهرت خلايا H9c2 المعرضة لـ HG/PA تراكماً دهنياً ملحوظاً، كما ثبت من خلال صبغة LD540 والقياس الكمي للفلورة (Figure 2I,J)، كما زاد محتوى TC أيضاً (Figure 2K). وقد عكست المعالجة بـ Lac-Phe هذه التغيرات، حيث قللت بشكل كبير من كل من تراكم الدهون ومستويات TC في خلايا H9c2. وبشكل جماعي، تثبت هذه النتائج التجريبية أن Lac-Phe يقلل بفعالية من تراكم الدهون القلبي ويحسن اختلال استقلاب الدهون في فئران DCM، كما يقلل من تراكم الدهون ومستويات TC في خلايا H9c2 المعالجة بـ HG/PA.

figure-results-1
الشكل 2. يعمل Lac-Phe على تحسين اختلال استقلاب الدهون في اعتلال عضلة القلب السكري. (A) تحليل إثراء مجموعة الجينات (GSEA) لعملية استقلاب الأحماض الدهنية في مجموعتي Control وDCM. (B) تحليل إثراء مسارات موسوعة كيوتو للجينات والجينوم (KEGG) بمقارنة مجموعتي DCM وDCM + Lac-Phe. (C) صور تمثيلية مجهرية إلكترونية نافذة (TEM) لأنسجة القلب، حيث تشير الأسهم الحمراء إلى قطيرات الدهون (LDs). شريط المقياس = 2 μm. (D) قياس كمي لمتوسط عدد قطيرات الدهون (LDs) لكل 100 μm2؛ n = 3 لكل مجموعة. (E,F) صبغ تمثيلي بصبغة Oil Red O لأنسجة القلب (E) وقياس كمي للمساحة النسبية الموجبة لصبغة Oil Red O (F)؛ n = 3 لكل مجموعة. شريط المقياس = 20 μm. (G) المستويات النسبية للكوليسترول الكلي (TC) في مصل المجموعات المحددة؛ n = 3 لكل مجموعة. (H) حيوية الخلايا مقاسة باختبار CCK-8 في خلايا H9c2 المعالجة بـ 0، أو 1، أو 5، أو 10، أو 20 μg/mL من Lac-Phe تحت ظروف HG/PA. (I,J) صبغ تمثيلي بـ LD540 لخلايا H9c2 (I) وقياس كمي لمتوسط شدة فلورة LD540 (J)؛ n = 3 لكل مجموعة. أشرطة المقياس = 200 μm. (K) مستويات TC في خلايا H9c2 من المجموعات المحددة؛ n = 3 لكل مجموعة. يتم عرض البيانات كمتوسط ± الانحراف المعياري. *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001, ****P < 0.0001. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

يزيد Lac-Phe من فسفرة HMGCR في قلوب فئران DCM وخلايا H9c2

لتحديد الأهداف المحتملة التي يحسن من خلالها Lac-Phe استقلاب الدهون، قمنا بفحص البروتينات المرتبطة بـ DCM باستخدام GeneCards28 وتوقعنا البروتينات التي قد تتفاعل مع Lac-Phe باستخدام SwissTargetPrediction29 (الشكل 3A). ومن خلال مقارنة النتائج، حددنا ستة جينات مستهدفة محتملة (الشكل 3B). وكشف تحليل هذه الجينات الستة أن HMGCR هو منظم أساسي لاستقلاب الكوليسترول ويلعب أيضاً دوراً مركزياً في DCM (الشكل 3C)30. ولتحديد ما إذا كان Lac-Phe ينظم استقلاب الدهون عبر HMGCR، فحصنا أولاً نسبة p-HMGCR/HMGCR في قلوب الفئران. وأظهر تحليل Western blot أن نسبة p-HMGCR/HMGCR انخفضت في قلوب فئران DCM، بينما أدى العلاج بـ Lac-Phe إلى زيادة هذه النسبة (الشكل 3D,E). وتتوافق هذه النتائج مع زيادة فسفرة HMGCR وانخفاض نشاط HMGCR بعد العلاج بـ Lac-Phe. وأظهرت التجارب المختبرية أنه تحت ظروف HG/PA، انخفضت نسبة p-HMGCR/HMGCR في خلايا H9c2، بينما أدى العلاج بـ Lac-Phe إلى زيادة هذه النسبة (الشكل 3F,G). وتثبت هذه النتائج أن Lac-Phe يزيد من فسفرة HMGCR في قلوب فئران DCM وفي خلايا H9c2 المعالجة بـ HG/PA، مما يدعم مشاركة HMGCR في تأثيرات Lac-Phe على استقلاب الدهون.

figure-results-2
الشكل 3. يزيد Lac-Phe من فسفرة HMGCR في قلوب الفئران المصابة باعتلال عضلة القلب السكري وفي خلايا H9c2. (A) مخطط فن يوضح التداخل بين البروتينات المرتبطة بـ DCM والبروتينات المتوقعة المرتبطة بـ Lac-Phe. (B) ستة بروتينات متداخلة مرتبطة بـ DCM و Lac-Phe. (C) شبكة تفاعل البروتين-بروتين توضح موقع HMGCR ضمن شبكة البروتينات المرتبطة بـ DCM. (D,E) صور تمثيلية لطريقة لطخة ويسترن لـ p-HMGCR و HMGCR في الأنسجة القلبية من المجموعات المحددة (D) وتقدير كمي لنسبة p-HMGCR/HMGCR (E)؛ العدد n = 3 لكل مجموعة. (F,G) صور تمثيلية لطريقة لطخة ويسترن لـ p-HMGCR و HMGCR في خلايا H9c2 من المجموعات المحددة (F) وتقدير كمي لنسبة p-HMGCR/HMGCR (G)؛ العدد n = 3 لكل مجموعة. استُخدم β-Tubulin كضابط تحميل. البيانات معروضة كمتوسط ± الانحراف المعياري. *P < 0.05. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

يؤدي دمج Lac-Phe مع atorvastatin إلى تحسين استقلاب الدهون في خلايا H9c2

للمزيد من التقييم لتأثير Lac-Phe على استقلاب الدهون عبر HMGCR، استخدمنا atorvastatin كمجموعة ضابطة. وأظهرت التجارب المختبرية أنه تحت ظروف HG/PA، أدى العلاج المشترك بـ Lac-Phe و atorvastatin إلى خفض تراكم الدهون بشكل أكبر مما أدى إليه العلاج بـ atorvastatin وحده. كما أظهر صبغ LD540 والتقدير الكمي للفلورة أن العلاج المشترك بـ Lac-Phe و atorvastatin قلل من تراكم LD في خلايا H9c2 (الشكل 4A،B). وأظهر قياس محتوى TC تأثيراً مماثلاً (الشكل 4C). كما أظهر تحليل Western blot أن العلاج المشترك بـ Lac-Phe و atorvastatin زاد بشكل ملحوظ من نسبة p-HMGCR/HMGCR (الشكل 4D،E). وتشير هذه النتائج إلى أن العلاج المشترك بـ Lac-Phe و atorvastatin يرتبط بانخفاض تراكم الدهون ومستويات TC وزيادة فسفرة HMGCR في خلايا H9c2.

figure-results-3
الشكل 4. يعمل دمج Lac-Phe مع atorvastatin على تحسين استقلاب الدهون في خلايا H9c2. (A,B) صبغ LD540 تمثيلي لخلايا H9c2 من مجموعات العلاج المحددة (A) وتقدير متوسط شدة فلورية LD540 (B)؛ n = 3 لكل مجموعة. شريط المقياس = 200 μm. (C) مستويات الكوليسترول الكلي (TC) في خلايا H9c2 من مجموعات العلاج المحددة؛ n = 3 لكل مجموعة. (D,E) صور تمثيلية لـ western blot لبروتينات p-HMGCR و HMGCR في خلايا H9c2 من مجموعات العلاج المحددة (D) وتقدير نسبة p-HMGCR/HMGCR (E)؛ n = 3 لكل مجموعة. تم استخدام β-Tubulin كضابط تحميل. البيانات معروضة كمتوسط ± الانحراف المعياري. *P < 0.05, **P < 0.01, ****P < 0.0001. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

يعمل Lac-Phe على زيادة فسفرة AMPKα1

لمزيد من استكشاف الآلية الجزيئية التي ينظم من خلالها Lac-Phe إنزيم HMGCR، أعدنا تحليل بيانات النسخ القلبية للفئران. ومن خلال تحليل KEGG لبيانات النسخ، حددنا 160 مساراً مُثرياً بشكل تفاضلي بين مجموعتي DCM والمجموعة الضابطة (Control)، و89 مساراً مُثرياً بشكل تفاضلي بين مجموعتي DCM وDCM + Lac-Phe (الشكل 5A). تداخل ستون مساراً بين هاتين المقارنتين. ومن بين هذه المسارات الستين المتداخلة، اخترنا مسار AMPK. يلعب AMPK دوراً حاسماً في تنظيم استقلاب الدهون في حالات DCM31. علاوة على ذلك، يقع AMPK في مرحلة تسبق HMGCR (الشكل 5B). وقد افترضنا أن Lac-Phe قد ينظم HMGCR عن طريق تعديل AMPK، مما يؤدي في النهاية إلى تحسين استقلاب الدهون. ولاختبار هذه الفرضية، أجرينا أولاً عملية إرساء جزيئي (molecular docking) لـ AMPKα1 وLac-Phe باستخدام CB-DOCK2. وأظهرت نتائج الإرساء الجزيئي أن أفضل تشكيل ارتباط متوقع بين Lac-Phe وAMPKα1 كان لديه ألفة تبلغ −7.6 kcal/mol (الشكل 5C). تشير هذه النتائج إلى وجود تفاعل محتمل بين Lac-Phe وAMPKα1، ولكنها لا تثبت وجود ارتباط مباشر داخل الخلايا. ولتحديد ما إذا كان Lac-Phe يؤثر على مسار AMPK في حالات DCM، فحصنا فسفرة AMPKα1 في قلوب فئران DCM. وكشف تحليل Western blot أن نسبة p-AMPKα1/AMPKα1 انخفضت في قلوب فئران DCM، بينما أدى العلاج بـ Lac-Phe إلى زيادة هذه النسبة (الشكل 5D,E). وأظهرت التجارب المختبرية (in vitro) أنه تحت ظروف HG/PA، انخفضت نسبة p-AMPKα1/AMPKα1 في خلايا H9c2، بينما أدى العلاج بـ Lac-Phe إلى زيادة هذه النسبة (الشكل 5F,G). وتشير هذه النتائج إلى أن Lac-Phe يزيد من فسفرة AMPKα1 في قلوب فئران DCM وخلايا H9c2 المعالجة بـ HG/PA.

figure-results-4
الشكل 5. يزيد Lac-Phe من فسفرة AMPKα1 في قلوب الفئران المصابة باعتلال عضلة القلب السكري وفي خلايا H9c2. (A) مخطط فين يوضح التداخل بين نتائج إثراء المسارات لمقارنات DCM/Control وDCM + Lac-Phe/DCM. (B) مخطط توضيحي يوضح فسفرة AMPK وHMGCR وتثبيط تصنيع الكوليسترول المرتبط بذلك. (C) التفاعل المتوقع للالتحام الجزيئي ثلاثي الأبعاد بين Lac-Phe وAMPKα1؛ ألفة الارتباط = −7.6 kcal/mol. (D,E) صور تمثيلية لـ western blot لبروتينات p-AMPKα1 وAMPKα1 في الأنسجة القلبية من المجموعات المحددة (D) وتقدير كمي لنسبة p-AMPKα1/AMPKα1 (E)؛ العدد n = 3 لكل مجموعة. (F,G) صور تمثيلية لـ western blot لبروتينات p-AMPKα1 وAMPKα1 في خلايا H9c2 من المجموعات المحددة (F) وتقدير كمي لنسبة p-AMPKα1/AMPKα1 (G)؛ العدد n = 3 لكل مجموعة. استُخدم GAPDH كضابط تحميل. البيانات معروضة كمتوسط ± الانحراف المعياري. *P < 0.05, **P < 0.01. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

تثبيط AMPK يضعف فسفرة HMGCR التي يتوسطها Lac-Phe ويقلل من تحسن استقلاب الدهون في خلايا H9c2

قمنا بعد ذلك بإضافة مثبط p-AMPK إلى خلايا H9c2 التي تلقت علاج Lac-Phe. أدى مثبط p-AMPK إلى خفض نسبة p-AMPKα1/AMPKα1 (الشكل 6A,B) وتقليل نسبة p-HMGCR/HMGCR (الشكل 6C,D). وتشير هذه النتائج إلى أن تثبيط فسفرة AMPK يصاحبه انخفاض في فسفرة HMGCR أثناء العلاج بـ Lac-Phe. كما قلل مثبط p-AMPK من تأثير Lac-Phe على استقلاب الدهون. أظهر صبغ LD540 والقياس الكمي للفلورة زيادة في تراكم الدهون في خلايا H9c2 المعالجة بمثبط p-AMPK مقارنة بالخلايا التي تلقت Lac-Phe بدون تثبيط AMPK (الشكل 6E,F). كما ارتفعت مستويات TC في خلايا H9c2 عقب تثبيط AMPK (الشكل 6G). تدعم هذه النتائج مجتمعة مشاركة مسار إشارات AMPKα1/HMGCR في تأثيرات Lac-Phe على استقلاب الدهون. لقد زاد Lac-Phe من فسفرة AMPKα1، وهو ما ارتبط بزيادة فسفرة HMGCR وانخفاض تراكم الدهون ومستويات TC. وقد أدى تثبيط AMPK إلى إضعاف هذه التأثيرات في خلايا H9c2، مما يدعم الفرضية القائلة بأن Lac-Phe يحسن استقلاب الدهون من خلال تنظيم مسار AMPKα1/HMGCR.

figure-results-5
الشكل 6يؤدي تثبيط AMPK إلى تخفيف تأثيرات Lac-Phe على فسفرة HMGCR وتراكم الدهون في خلايا H9c2. (أ، ب) صور تمثيلية من تحليل لطخة ويسترن لبروتين p-AMPKα1 وAMPKα1 في خلايا H9c2 المعالجة بـ HG/PA وLac-Phe و/أو AMPK-IN-3 كما هو موضح (A)، وتقدير كمي لـ p-AMPKα1/AMPKα1 نسبة (B)؛ العدد = 3 لكل مجموعة. (C,D) صور تمثيلية لتقنية لطخة ويسترن لبروتيني p-HMGCR وHMGCR في خلايا H9c2 من مجموعات العلاج المحددة (C)، وقياس كمي لنسبة p-HMGCR/HMGCR (D)؛ العدد = 3 لكل مجموعة. وGAPDH و βاستُخدم كل من $\alpha$-tubulin و $\beta$-tubulin كضوابط تحميل في (A) و (C)، على التوالي. (E,F) صبغ LD540 تمثيلي لخلايا H9c2 من مجموعات المعالجة المحددة (E) وقياس كمي لمتوسط شدة فلورة LD540 (F)؛ العدد = 3 لكل مجموعة. شريط المقياس = 200 μm(G) مستويات الكوليسترول الكلي (TC) في خلايا H9c2 من مجموعات العلاج الموضحة؛ العدد = 3 لكل مجموعة. البيانات معروضة كمتوسط ± الانحراف المعياري. *P < 0.05, **P < 0.01 ,***P < 0.001. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

تؤكد النتائج المستخلصة من التجارب التي أجريت داخل الجسم (in vivo) وخارجه (in vitro) مجتمعةً آلية مقترحة يزداد من خلالها فسفرة AMPKα1 وHMGCR بفعل Lac-Phe، وهو ما يرتبط بانخفاض مستويات الكوليسترول وتراكم الدهون، وتحسن وظائف القلب وإعادة التشكيل المرضي في حالة اعتلال عضلة القلب التوسعي (DCM). وقد لُخص مسار AMPKα1/HMGCR المقترح الذي يكمن وراء تأثيرات Lac-Phe تخطيطياً في الشكل 7.

figure-results-6
الشكل 7. الآلية المقترحة التي يحسن من خلالها Lac-Phe استقلاب الدهون في اعتلال عضلة القلب السكري عبر مسار AMPK/HMGCR. مخطط يوضح الآلية المقترحة التي يعزز من خلالها Lac-Phe فسفرة AMPKα1، تليها فسفرة HMGCR، وهو ما يرتبط بانخفاض تراكم القطيرات الدهنية والسمية الدهنية في اعتلال عضلة القلب السكري. AMPK، بروتين كايناز المنشط بـ AMP؛ HMGCR، مختزل HMG-CoA؛ LD، قطيرة دهنية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

توافر البيانات:

تم إيداع البيانات الخام التي تدعم نتائج هذه الدراسة في Zenodo وهي متاحة للعموم على https://zenodo.org/records/21991371 

المناقشة

نقدم في هذه الدراسة أدلة تدعم التأثير العلاجي لـ Lac-Phe على اعتلال عضلة القلب التوسعي (DCM). حيث أدى Lac-Phe إلى تحسين إعادة تشكيل القلب والخلل الوظيفي القلبي في حالات DCM، مع تقليل إنتاج الكوليسترول في الخلايا العضلية القلبية وتحسين اختلال استقلاب الدهون. ومن الناحية الميكانيكية، زاد Lac-Phe من فسفرة AMPKα1. وبالتبعية، ارتبطت زيادة فسفرة AMPKα1 بزيادة فسفرة وتثبيط هدفه المصب HMGCR، مما أدى إلى خفض تخليق الكوليسترول وتحسين اختلال استقلاب الدهون في الخلايا العضلية القلبية في نهاية المطاف. وباختصار، تثبت هذه الدراسة أن Lac-Phe يحسن استقلاب الدهون القلبي في حالات DCM من خلال مسار إشارات AMPK/HMGCR. ويظهر ملخص تخطيطي للنتائج الرئيسية والآلية المقترحة في الشكل 7.

يُعد خلل توازن استقلاب الدهون أحد العوامل الرئيسية التي تساهم في إصابة عضلة القلب في حالات اعتلال عضلة القلب التوسعي (DCM)15. ويؤدي التراكم المفرط للدهون في الخلايا العضلية القلبية إلى التسمم الدهني، مما ينتج عنه خلل في وظائف هذه الخلايا وإعادة تشكيل مرضية للقلب16. وتعتبر حالة فرط سكر الدم طويلة الأمد والسمنة من العوامل الهامة التي تؤدي إلى اضطرابات استقلاب الدهون25. وقد ثبت أن Lac-Phe مادة داخلية المنشأ يمكنها تقليل تناول الطعام بفعالية، وخفض السمنة ووزن الجسم، وتحسين التوازن الداخلي للجلوكوز21. كما أظهرت تقارير حديثة أن Lac-Phe يمكنه تنظيم استقلاب الدهون في الخلايا الدبقية الصغيرة/البلعمية أثناء إصابة النخاع الشوكي23، مما يثبت قدرة Lac-Phe على تنظيم استقلاب الدهون في نموذج مرضي آخر. وباعتباره مستخلصاً أيضياً داخلياً، فقد جذب دور Lac-Phe في الأمراض الاستقلابية اهتماماً كبيراً. ومع ذلك، فإن دور Lac-Phe في حالات اعتلال عضلة القلب التوسعي (DCM) لم يتم استقصاؤه بالكامل بعد. وقد كشفت دراستنا عن دور لـ Lac-Phe في استقلاب الدهون بالخلايا العضلية القلبية في حالات DCM. ومن خلال تحليل النسخ المتعددة (transcriptomic analysis)، وجدنا أن العلاج بـ Lac-Phe ارتبط بتغيرات في المسارات المتعلقة باستقلاب الدهون في قلوب الفئران المصابة بـ DCM. وأكد صبغ Oil Red O وملاحظات المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) انخفاض تراكم الدهون في قلوب الفئران المصابة بـ DCM والمعالجة بـ Lac-Phe. وتشير هذه النتائج إلى أن Lac-Phe يمارس تأثيرات واقية للقلب في حالات DCM عن طريق تقليل تراكم الدهون القلبية وتخفيف إعادة التشكيل المرضية. كما أثبتت التجارب المختبرية (in vitro) أن إعطاء Lac-Phe قد خفف من تراكم الدهون في خلايا H9c2 المعرضة لظروف HG/PA.

يُعد HMGCR إنزيماً محدداً لمعدل التفاعل ويعتمد على NADPH في مسار الميفالونات30. حيث يحفز HMGCR تحويل HMG-CoA إلى ميفالونات، وهي خطوة حاسمة في الاصطناع الحيوي للكوليسترول30,31,32. ويمثل HMGCR هدفاً علاجياً ذا صلة بأمراض القلب والأوعية الدموية واعتلال عضلة القلب السكري (DCM)33. ومن الناحية السريرية، يُعتبر تثبيط HMGCR نهجاً راسخاً لتقليل مخاطر أمراض القلب والأوعية الدموية34. وتُظهر بياناتنا التجريبية أن Lac-Phe يزيد من فسفرة HMGCR في قلوب الفئران المصابة بداء السكري من النوع 2، وهو ما يتفق مع تثبيط نشاط HMGCR وانخفاض تخليق الكوليسترول. كما أظهرت الدراسات المختبرية أن إعطاء Lac-Phe زاد من فسفرة HMGCR في خلايا H9c2 المعرضة لظروف HG/PA، ورافق ذلك انخفاض في مستويات الكوليسترول. كما أدى دمج Lac-Phe مع دواء atorvastatin الخافض للكوليسترول إلى إحداث تأثيرات أكبر من استخدام atorvastatin وحده في الظروف التجريبية التي تم فحصها. وفي خلايا H9c2 المعالجة بـ atorvastatin، أدت إضافة Lac-Phe إلى زيادة فسفرة HMGCR وتقليل تراكم الدهون. وتدعم هذه النتائج جدوى استهداف فسفرة HMGCR من خلال Lac-Phe لتقليل إنتاج الكوليسترول واستعادة توازن استقلاب الدهون في حالات DCM. ومع ذلك، فإن مسألة ما إذا كان Lac-Phe يمكن أن يوفر استراتيجية علاجية آمنة وفعالة للمرضى الذين يعانون من DCM تتطلب مزيداً من البحث.

يُعد AMPK، وهو إنزيم رئيسي في استقلاب الطاقة في الميتوكوندريا، محورياً في دراسة الأمراض الاستقلابية مثل مرض السكري35,36. ويلعب AMPK دوراً محورياً في استقلاب الدهون القلبية من خلال تنظيم عمليات الفسفرة وإزالة الفسفرة. ويمثل AMPK المفسفر شكله النشط37. حيث يعمل p-AMPK على تعزيز دخول الأحماض الدهنية إلى الميتوكوندريا من أجل عملية FAO عن طريق تنظيم CPT-138. وبما يتفق مع الدراسات السابقة39، أظهرت نتائجنا أن زيادة فسفرة AMPK كانت مرتبطة بزيادة فسفرة HMGCR وانخفاض تخليق الكوليسترول. وفي الفئران المصابة بـ DCM الناجم عن STZ وHFD، يمكن أن يؤدي فرط سكر الدم المستمر إلى تغيرات في مستويات p-AMPK القلبية40. وفي المرحلة المبكرة من مرض السكري، عندما لا تكون الوظيفة القلبية قد تغيرت، قد تظل مستويات p-AMPK القلبية غير متأثرة10,37,41. أما في حالات السكري المتقدمة، مع استمرار فرط سكر الدم لأكثر من 8 أسابيع، يبدأ إعادة تشكيل القلب المرضي ويمكن أن تنخفض مستويات p-AMPK10. وقد اقتُرح أن الحفاظ على تنشيط AMPK يمثل استراتيجية فعالة للوقاية من DCM10,42. وقد ثبت أن الميتفورمين، وهو دواء يستخدم على نطاق واسع لعلاج مرض السكري من النوع 2، يعمل على تنشيط مسار AMPK، ولكن ورد أنه يمتلك تأثيراً محايداً على القلب43,44. ومن المثير للاهتمام أن إعطاء الميتفورمين، سواء بشكل حاد أو مزمن، يمكن أن يزيد من مستويات Lac-Phe22. وتثير هذه الملاحظات احتمالية أن يساهم Lac-Phe في الإشارات الاستقلابية المرتبطة بتنشيط AMPK؛ ومع ذلك، فإن الدراسة الحالية لا تثبت أن Lac-Phe الخارجي يحدث تأثيراً أكثر تحديداً أو أماناً من الميتفورمين.

في دراستنا، انخفض فسفرة AMPKα1 بشكل ملحوظ في نموذج اعتلال عضلة القلب التوسعي (DCM) في مرحلته المتأخرة، كما هو موضح في الشكل 5D,E، وهي نتيجة تتفق مع الأبحاث السابقة42. وكشف تحليل الترانسكريبتوم عن تغيرات تشمل مسار AMPK في قلوب الفئران المصابة بداء السكري من النوع 2 والمعالجة بـ Lac-Phe، كما أظهر تحليل western blot زيادة في فسفرة AMPKα1 بعد العلاج بـ Lac-Phe. وأشار الالتحام الجزيئي (Molecular docking) إلى وجود تفاعل محتمل بين Lac-Phe و AMPKα1، وهو ما يتوافق مع دراسة حديثة23. ومن المهم الإشارة إلى أن الالتحام الجزيئي وحده لا يثبت وجود ارتباط مباشر داخل الخلايا بين Lac-Phe و AMPKα1. وأظهرت التجارب المختبرية (In vitro) أن العلاج بمثبط AMPK أدى إلى تثبيط فسفرة AMPKα1 ورافق ذلك انخفاض في فسفرة HMGCR. وعقب إضافة مثبط AMPK، تلاشت تأثيرات Lac-Phe، وهو ما تزامن مع زيادة تراكم الدهون وارتفاع محتوى الكوليسترول في خلايا H9c2. وبشكل جماعي، تدعم هذه النتائج مشاركة مسار إشارات AMPKα1/HMGCR في تأثيرات Lac-Phe على استقلاب الدهون. فقد زاد Lac-Phe من فسفرة AMPKα1، وهو ما ارتبط بزيادة فسفرة HMGCR، وانخفاض مستويات الكوليسترول، وتقليل تراكم الدهون؛ بينما أدى تثبيط AMPK إلى إضعاف هذه التأثيرات.

هناك عدة قيود في هذه الدراسة؛ أولاً، أُجريت جميع التجارب الحيوانية على ذكور الفئران. ورغم أننا أثبتنا التأثير العلاجي لـ Lac-Phe على اعتلال عضلة القلب التوسعي (DCM) في ذكور فئران C57BL/6J، إلا أن الجنس يعد عاملاً مهماً يؤثر في أمراض القلب والأوعية الدموية45. لذا، لا يزال من غير المعروف ما إذا كان لـ Lac-Phe التأثيرات نفسها في إناث الفئران. ثانياً، أُجري تسلسل النسخ (transcriptome sequencing) على عينات من القلب كاملاً، مما قد يكون قد حجب التغيرات النوعية لكل نوع من الخلايا في القلب بعد العلاج بـ Lac-Phe. ومن شأن تسلسل الخلية الواحدة (Single-cell sequencing) أن يوفر رؤية أعمق حول التباين الخلوي والجزيئي الكامن وراء التأثيرات الملحوظة46,47، ويمثل نهجاً بديلاً لمزيد من البحث في هذه الفرضية. وأخيراً، وبسبب قيود معدات الموجات فوق الصوتية المستخدمة في هذه الدراسة، لم نتمكن من تقييم الوظيفة الانبساطية للقلب في الفئران. وبناءً على ذلك، هناك حاجة إلى دراسات إضافية لتوضيح التأثيرات العلاجية لـ Lac-Phe على DCM، وتقييم التأثيرات المحتملة المعتمدة على الجنس، واستقصاء الاستجابات النوعية لكل نوع من الخلايا، وتقييم الوظيفة الانبساطية، ومزيد من توضيح الآليات الكامنة وراء التأثيرات الملحوظة. وباختصار، تقدم هذه الدراسة دليلاً يدعم كون Lac-Phe استقلاباً داخلياً محتملاً ذا أهمية لعلاج DCM. علاوة على ذلك، تدعم نتائجنا آلية مقترحة يقلل من خلالها Lac-Phe من تراكم الدهون في الخلايا العضلية القلبية أثناء DCM عبر مسار AMPKα1/HMGCR. وتحديداً، زاد Lac-Phe من فسفرة AMPKα1، وهو ما ارتبط بزيادة فسفرة HMGCR، وانخفاض تخليق الكوليسترول وتراكم الدهون، وتحسن إعادة التشكيل المرضي. وهناك حاجة إلى مزيد من الاستقصاء لتحديد التفاعل الجزيئي بين Lac-Phe وAMPKα1 وتحديد التطبيقات الانتقالية المحتملة لهذه النتائج.

الإفصاحات

تضارب المصالح:

ليس لدى المؤلفين ما يفصحون عنه.

شكر وتقدير

نود أن نعرب عن خالص امتناننا للباحثين والموظفين في الكلية السريرية بمستشفى برج الطبل في نانجينغ والمستشفى التابع لكلية الطب بجامعة نانجينغ على دعمهم التقني. تم تمويل هذا البحث من خلال منح مقدمة من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (منح رقم 81870291 و 82300384)، ومؤسسة الصين لعلوم ما بعد الدكتوراه (منحة رقم 2023M731625)، ومؤسسة العلوم الطبيعية في مقاطعة جيانغسو (منحة رقم BK20220175). كما نقدر الموارد ودعم التعاون الذي قدمه معهد التخليق المتقدم في جامعة نانجينغ للتكنولوجيا.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
AMPK-IN-3 (مثبط p-AMPK)MedChemExpress (MCE)HY-132921يُستخدم عند 10 μM خلال تجارب تثبيط AMPK لتثبيط تأشير AMPK في الخلايا المعالجة بـ Lac-Phe.
طقم مقايسة الكوليسترول وإستر الكوليستيريل باستخدام Amplex RedBeyotimeS0211Sتُستخدم لتحديد مستويات الكوليسترول الكلي في عينات المصل وعينات خلايا H9c2.
مضاد AMPKα1تكنولوجيا إشارات الخلايا2532; RRID: AB_330331الأجسام المضادة الأولية المستخدمة في تحليل لطخة ويسترن لبروتين AMPKα1.
مضاد GAPDHتكنولوجيا إشارات الخلايا5174; RRID: AB_10622025الأجسام المضادة الأولية المستخدمة في تحليل لطخة ويسترن لبروتين GAPDH.
مضاد HMGCRAbcamab174830; RRID: AB_2749818الأجسام المضادة الأولية المستخدمة في تحليل لطخة وسترن لـ HMGCR.
مضاد p-AMPKα1 (Thr172)تكنولوجيا إشارات الخلية2535؛ RRID: AB_331250الأجسام المضادة الأولية المستخدمة في تحليل لطخة ويسترن لبروتين AMPK المفسفرα1.
مضاد p-HMGCR (Ser872)Abcamab124350الأجسام المضادة الأولية المستخدمة في تحليل لطخة ويسترن لبروتين HMGCR المفسفر.
جسم مضاد لـ IgG الأرنب، مرتبط ببيروكسيداز الفجل (HRP)تكنولوجيا إشارات الخلايا7074؛ RRID: AB_2099233يُستخدم بتخفيف 1:5,000 للكشف عن طريق لطخة ويسترن.
مضاد-βتوبولين-تكنولوجيا إشارات الخلايا2128; RRID: AB_823664الأجسام المضادة الأولية المستخدمة في تحليل لطخة وسترن لـ βتوبولين-
أتورفاستاتينMedChemExpress (MCE)HY-17379تُستخدم هذه المادة بمفردها أو بالاشتراك مع Lac-Phe لتقييم التأثيرات على تراكم الدهون، ومستويات الكوليسترول الكلية، وفسفرة HMGCR في خلايا H9c2 المعالجة بـ HG/PA.
ألبومين المصل البقريSigma-AldrichA7906يُستخدم بتركيز 5% لمنع الارتباط غير النوعي أثناء تحليل لطخة ويسترن (western blot).
كاشف/طقم مقايسة برادفوردThermo Fisher Scientific23200تُستخدم لتحديد تركيز البروتين قبل تحليل لطخة ويسترن.
فئران من سلالة C57BL/6J (ذكور، بعمر 5 أسابيع)مركز أبحاث الحيوانات النموذجية بجامعة نانجينغغير متاحتُستخدم لإنشاء نموذج الفأر المصاب باعتلال عضلة القلب السكري المستحث بواسطة النظام الغذائي عالي الدهون وستريبتوزوتوسين (HFD/STZ).
طقم عد الخلايا-8 (CCK-8)شيربايو (Sharebio)SB-CCK8Sتُستخدم لقياس حيوية خلايا H9c2 بعد المعالجة.
محلول سترات منظمجُهز داخلياًلا ينطبقيُحضّر عند درجة حموضة (pH) تبلغ 4.5، ويُستخدم لإذابة STZ وكعنصر تحكم ناقل مطابق.
النظام الغذائي الضابط (10% دهون، 20% بروتين، 70% كربوهيدرات)Research Diets, Inc.D12450Jتُستخدم كنظام غذائي للفئران في المجموعة الضابطة.
د-(+)-جلوكوزSigma-Aldrichنظرًا لعدم توفر نص مصدر للترجمة، يرجى تزويدي بالمحتوى العلمي أو التعليمي المطلوب ترجمته من اللغة الإنجليزية إلى اللغة العربية، وسأقوم بتنفيذه وفقًا للمعايير المهنية والأكاديمية المحددة.تُستخدم لمعالجة خلايا HG/PA ولإجراء اختبار تحمل الجلوكوز الفموي.
ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO)Sigma-AldrichD2650يُستخدم كمذيب لـ AMPK-IN-3 وكعنصر تحكم ناقل مقابل.
دالبكو’وسط إيغل المعدل’وسط نموGibco, Thermo Fisher Scientific11965092يُستخدم كوسط زرع أساسي لخلايا H9c2.
جهاز تخطيط صدى القلب بمحول طاقة بتردد 40 ميجاهرتزFUJIFILM VisualSonicsVevo 3100 LT؛ محول طاقة بتردد 40 ميجاهرتزتُستخدم لقياس أبعاد البطين الأيسر وسرعة تدفق الدم عبر الصمام المترالي، ولاستخراج الكسر القذفي للبطين الأيسر (LVEF) والتقصير الجزئي (FS).
مثبت المجهر الإلكترونيServiceBioG1102تُستخدم لتثبيت أنسجة قلب الفأر الطازجة من أجل المجهر الإلكتروني النافذ.
إيثانولSigma-AldrichE7023تُستخدم بتركيزات تزداد تدريجياً لعملية نزع الماء أثناء تحضير عينات المجهر الإلكتروني النافذ.
مصل جنين البقرGibco, Thermo Fisher Scientific10099141يُستخدم بتركيز 10% كمكمل لوسط زراعة خلايا H9c2.
خط خلايا H9c2صن سيلRRID: CVCL_0286تُستخدم كنموذج لخلايا القلب في المختبر لتجارب العلاج بـ HG/PA و Lac-Phe.
صبغة الهيماتوكسيلين والإيوسينServiceBioG1005-1/2تُستخدم للتقييم النسيجي لأنسجة القلب.
نظام غذائي عالي الدهون (60% سعرة حرارية من الدهون)Research Diets, Inc.D12492يُستخدم مع جرعة منخفضة من الـ STZ لإنشاء نموذج فأر مصاب باعتلال عضلة القلب السكري.
مجهر المجال المضيء عالي الدقةLeicaDM2500تُستخدم للتصوير الكامل للشرائح لنسيج قلبي مصبوغ بقوة تكبير 20× التكبير.
ImageJالمعاهد الوطنية للصحةنظرًا لعدم توفر نص مصدر للترجمة، يرجى تزويدي بالمحتوى العلمي الذي ترغب في ترجمته إلى اللغة العربية، وسأقوم بتنفيذه وفقًا للمعايير المهنية والأكاديمية المحددة.تُستخدم للتقدير الكمي الكثافتي لنتائج تحليل لطخة ويسترن.
أيزوفلورانSigma-Aldrich792632تُستخدم للتخدير أثناء تصوير صدى القلب للفئران.
كحول الإيزوبروبيلSigma-AldrichI9516تُستخدم بتركيز 60% أثناء صبغ المقاطع القلبية المجمدة بصبغة Oil Red O.
صبغة الدهون LD540BeyotimeC2050S-1يُستخدم في 10 μM لصبغ الدهون داخل الخلوية.
ماسون’صبغة ترايكروم لـ sServiceBioG1006تُستخدم للتلوين النسيجي لأنسجة القلب.
إن-لاكتويل-فينيل ألانين (Lac-Phe)MedChemExpress (MCE)HY-146098أُعطِيَ للفئران المصابة باعتلال عضلة القلب التوسعي (DCM)، واستُخدِم لعلاج خلايا H9c2 المعرضة للجلوكوز المرتفع/حمض البالميتيك (HG/PA).
المحلول العامل لصبغة Oil Red OServiceBioG1015-100MLتُستخدم لصبغ الدهون في مقاطع أنسجة القلب المجمدة.
طقم Omni-ECL للتألق الكيميائي الضوئي عالي الكفاءةEpiZymeSQ203Lتُستخدم للتصوير الكيميائي المضيء لحزم البروتين بعد عملية لطخة ويسترن.
حمض البالميتيكSigma-AldrichP0500يُستخدم بتركيز 0.25 ملي مولار مع الجلوكوز العالي لإنشاء نموذج خلايا H9c2 المعالجة بـ HG/PA.
بارافورمالدهيدSigma-AldrichP6148يُحضّر كمحلول بتركيز 4% ويُستخدم لتثبيت أنسجة وخلايا القلب قبل الصبغ النسيجي أو صبغ الدهون.
بنسلين-ستربتومايسينGibco, Thermo Fisher Scientific15140122يُستخدم بتركيز 1% في وسط زراعة خلايا H9c2.
محلول ملحي منظم بالفوسفات (PBS)Gibco, Thermo Fisher Scientific10010023يُستخدم للغسل أثناء إجراءات التلوين وكحامل مناظر في تجارب معالجة الخلايا.
منشوربرمجيات GraphPadالإصدار 8.0تُستخدم للتحليل الإحصائي للبيانات التجريبية.
غشاء نقل PVDF، 0.45 μmThermo Fisher Scientific88518تُستخدم للنقل الكهربائي للبروتينات أثناء تحليل لطخة ويسترن.
طقم RNeasy Mini KitQIAGEN74104تُستخدم لعزل/تنقية الحمض النووي الريبي (RNA) الكلي من أنسجة القلب للفئران.
محلول كلوريد الصوديوم، 0.9% (المحلول الملحى الطبيعي)Sigma-AldrichS8776تُستخدم لإذابة Lac-Phe وكمادة حاملة للمجموعة الضابطة وفئران DCM.
SPSSIBMالإصدار 20.0يُستخدم للتحليل الإحصائي للبيانات التجريبية.
ستريبتوزوتوسين (STZ)Sigma-AldrichS0130تُعطى بالتزامن مع التغذية بنظام غذائي عالي الدهون (HFD) لإنشاء نموذج فأر مصاب باعتلال عضلة القلب السكري.
محلول TBS Tween-20 المنظم (20×)Thermo Fisher Scientific28360تُستخدم لغسل الأغشية بعد التحضين بالأجسام المضادة الأولية والثانوية أثناء تحليل لطخة ويسترن.
مركب Tissue-Tek O.C.T.Sakura Finetek4583تُستخدم لتضمين أنسجة القلب قبل تحضير المقاطع المجمدة لصبغة Oil Red O.
المجهر الإلكتروني النافذHITACHIHT7800تُستخدم لفحص التغيرات في البنية الدقيقة لأنسجة قلب الفأر.
كاشف TRIzolInvitrogen15596026تُستخدم لعزل الحمض النووي الريبوزي (RNA) الكلي من أنسجة القلب للفئران.
طقم تحضير مكتبة تسلسل الحمض النووي الريبي VAHTS Universal V10 RNA-seqVazymeNR616-01تُستخدم لتحضير مكتبات تسلسل الحمض النووي الريبوزي (RNA-seq) للتحليل الترانسكريبتومي.
ليكتين جنين القمح (WGA)ServiceBioW7024تُستخدم للتقييم النسيجي لأنسجة القلب.

المراجع

  1. Pan KL, Hsu YC, Chang ST, Chung CM, Lin CL. The role of cardiac fibrosis in diabetic cardiomyopathy: from pathophysiology to clinical diagnostic tools. Int J Mol Sci. 2023;24(10):8604.
  2. Saeedi P, et al. Global and regional diabetes prevalence estimates for 2019 and projections for 2030 and 2045: results from the International Diabetes Federation Diabetes Atlas, 9th edition. Diabetes Res Clin Pract. 2019;157:107843.
  3. Zou R, et al. PGAM5-mediated PHB2 dephosphorylation contributes to diabetic cardiomyopathy by disrupting mitochondrial quality surveillance. Research. 2022;2022:0001.
  4. Jia G, DeMarco VG, Sowers JR. Insulin resistance and hyperinsulinaemia in diabetic cardiomyopathy. Nat Rev Endocrinol. 2016;12(3):144–53.
  5. Low Wang CC, Hess CN, Hiatt WR, Goldfine AB. Clinical update: cardiovascular disease in diabetes mellitus: atherosclerotic cardiovascular disease and heart failure in type 2 diabetes mellitus—mechanisms, management, and clinical considerations. Circulation. 2016;133(24):2459–502.
  6. Liu P, Zhang Z, Chen H, Chen Q. Pyroptosis: mechanisms and links with diabetic cardiomyopathy. Ageing Res Rev. 2024;94:102182.
  7. Park JJ. Epidemiology, pathophysiology, diagnosis and treatment of heart failure in diabetes. Diabetes Metab J. 2021;45(2):146–57.
  8. Gilca GE, et al. Diabetic cardiomyopathy: current approach and potential diagnostic and therapeutic targets. J Diabetes Res. 2017;2017:1310265.
  9. Nakamura K, et al. Pathophysiology and treatment of diabetic cardiomyopathy and heart failure in patients with diabetes mellitus. Int J Mol Sci. 2022;23(7):3587.
  10. Han X, et al. Cardiomyocyte OTUD1 drives diabetic cardiomyopathy via directly deubiquitinating AMPKα2 and inducing mitochondrial dysfunction. Nat Commun. 2025;16(1):666.
  11. Jia G, Hill MA, Sowers JR. Diabetic cardiomyopathy: an update of mechanisms contributing to this clinical entity. Circ Res. 2018;122(4):624–38.
  12. Yao Y, Yang B, Shi J. TiO(x)(OH)(4-2x) nanosheets with catalytic antioxidative activity alleviate oxidative injury in diabetic cardiomyopathy. J Am Chem Soc. 2025;147(4):3885–95.
  13. Seferovic PM, et al. Diabetic myocardial disorder: a clinical consensus statement of the Heart Failure Association of the ESC and the ESC Working Group on Myocardial & Pericardial Diseases. Eur J Heart Fail. 2024;26(9):1893–903.
  14. Wang H, et al. Inhibition of fatty acid uptake by TGR5 prevents diabetic cardiomyopathy. Nat Metab. 2024;6(6):1161–77.
  15. Zhao Y, et al. Ferroptosis: roles and molecular mechanisms in diabetic cardiomyopathy. Front Endocrinol. 2023;14:1140644.
  16. Nakamura M. Lipotoxicity as a therapeutic target in obesity and diabetic cardiomyopathy. J Pharm Pharm Sci. 2024;27:12568.
  17. Nakamura M, et al. Glycogen synthase kinase-3α promotes fatty acid uptake and lipotoxic cardiomyopathy. Cell Metab. 2019;29(5):1119–34.e12.
  18. Ritchie RH, Abel ED. Basic mechanisms of diabetic heart disease. Circ Res. 2020;126(11):1501–25.
  19. Thakur M, Tupe RS. Lipoxin and glycation in SREBP signaling: insight into diabetic cardiomyopathy and associated lipotoxicity. Prostaglandins Other Lipid Mediat. 2023;164:106698.
  20. Dhar A, et al. A comprehensive review of the novel therapeutic targets for the treatment of diabetic cardiomyopathy. Ther Adv Cardiovasc Dis. 2023;17:17539447231210170.
  21. Li VL, et al. An exercise-inducible metabolite that suppresses feeding and obesity. Nature. 2022;606(7915):785–90.
  22. Xiao S, et al. Lac-Phe mediates the effects of metformin on food intake and body weight. Nat Metab. 2024;6(4):659–69.
  23. Ying W, et al. N-lactoyl-phenylalanine modulates lipid metabolism in microglia/macrophage via the AMPK-PGC1α-PPARγ pathway to promote recovery in mice with spinal cord injury. J Neuroinflammation. 2025;22(1):167.
  24. Sha L, et al. N-Lac-Phe ameliorates myocardial cell death by improving mitochondrial dysfunction, ultimately improving TAC-induced heart failure. Cardiovasc Drugs Ther. 2026;40:1391–401.
  25. Ke J, Pan J, Lin H, Gu J. Diabetic cardiomyopathy: a brief summary on lipid toxicity. ESC Heart Fail. 2023;10(2):776–90.
  26. PubChem. PubChem. Available from: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/. Accessed August 15, 2026.
  27. Liu Y, Yang X, Gan J, et al. CB-Dock2: improved protein-ligand blind docking by integrating cavity detection, docking and homologous template fitting. Nucleic Acids Res. 2022;50(W1):W159–W164.
  28. GeneCards. GeneCards: the Human Gene Database. Version 6.1, June 17, 2026.
  29. Daina A, Michielin O, Zoete V. SwissTargetPrediction: updated data and new features for efficient prediction of protein targets of small molecules. Nucleic Acids Res. 2019;47(W1):W357–W364.
  30. Jo Y, DeBose-Boyd RA. Post-translational regulation of HMG CoA reductase. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2022;14(12):a041253.
  31. Steinberg GR, Hardie DG. New insights into activation and function of the AMPK. Nat Rev Mol Cell Biol. 2023;24(4):255–72.
  32. Istvan ES, Deisenhofer J. Structural mechanism for statin inhibition of HMG-CoA reductase. Science. 2001;292(5519):1160–4.
  33. Beaudry D, et al. Statin therapy in cardiovascular diseases other than atherosclerosis. Curr Atheroscler Rep. 2007;9(1):25–32.
  34. Koch CG. Statin therapy. Curr Pharm Des. 2012;18(38):6284–90.
  35. Dewanjee S, et al. Autophagy in the diabetic heart: a potential pharmacotherapeutic target in diabetic cardiomyopathy. Ageing Res Rev. 2021;68:101338.
  36. Madonna R, et al. Empagliflozin inhibits excessive autophagy through the AMPK/GSK3β signalling pathway in diabetic cardiomyopathy. Cardiovasc Res. 2023;119(5):1175–89.
  37. Madhavi YV, et al. Targeting AMPK in diabetes and diabetic complications: energy homeostasis, autophagy and mitochondrial health. Curr Med Chem. 2019;26(27):5207–29.
  38. Fang C, et al. The AMPK pathway in fatty liver disease. Front Physiol. 2022;13:970292.
  39. Liu S, et al. AICAR-induced activation of AMPK inhibits TSH/SREBP-2/HMGCR pathway in liver. PLoS One. 2015;10(5):e0124951.
  40. Zhou H, et al. Empagliflozin rescues diabetic myocardial microvascular injury via AMPK-mediated inhibition of mitochondrial fission. Redox Biol. 2018;15:335–46.
  41. Lu QB, et al. METRNL ameliorates diabetic cardiomyopathy via inactivation of cGAS/STING signaling dependent on LKB1/AMPK/ULK1-mediated autophagy. J Adv Res. 2023;51:161–79.
  42. Wang D, et al. FGF1(ΔHBS) prevents diabetic cardiomyopathy by maintaining mitochondrial homeostasis and reducing oxidative stress via AMPK/Nur77 suppression. Signal Transduct Target Ther. 2021;6(1):133.
  43. He L. Metformin and systemic metabolism. Trends Pharmacol Sci. 2020;41(11):868–81.
  44. Yang F, et al. Metformin inhibits the NLRP3 inflammasome via AMPK/mTOR-dependent effects in diabetic cardiomyopathy. Int J Biol Sci. 2019;15(5):1010–9.
  45. Regitz-Zagrosek V, Gebhard C. Gender medicine: effects of sex and gender on cardiovascular disease manifestation and outcomes. Nat Rev Cardiol. 2023;20(4):236–47.
  46. Evrony GD, Hinch AG, Luo C. Applications of single-cell DNA sequencing. Annu Rev Genomics Hum Genet. 2021;22:171–97.
  47. Verboom K, et al. Smarter single cell total RNA sequencing. Nucleic Acids Res. 2019;47(16):e93.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

AMPK HMGCR
الفيديو قريباً
اتصل بنا
أوصِ بها للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

2026 © حقوق الطبع والنشر MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.