20190506  周一

Fas/FasL介导的糖尿病大鼠心脏细胞死亡与钙调神经磷酸酶/NFAT4的激活有关，而富含玉米油的高脂饮食可增强Fas/FasL介导的细胞死亡

J. Nutr. Biochem. (IF: 4.4，2区)

研究背景

糖尿病(DM)时的慢性高血糖与高水平的活性氧(ROS)和心肌细胞凋亡有关。目前，在1型糖尿病(T1 DM)和2型糖尿病(T2 DM)的人模型和诱导动物模型中，心肌细胞诱导凋亡是糖尿病心肌病及随后心力衰竭发生的一个不可缺少的因素，心肌细胞凋亡在1型和2型糖尿病(T1 DM和T2 DM)的发生和发展中起着不可替代的作用。

一般来说，糖尿病性心肌病的一个主要特征是收缩和舒张功能障碍，这是由于早期收缩单元丧失和晚期重构事件(包括纤维化和病理性肥大)所致。有趣的是，在T1和T2 DM观察到的糖尿病性心肌病的两个段中，心肌细胞凋亡涉及内在(线粒体)和外部([fas/Fas配体)介导的细胞死亡。在外源性细胞死亡途径中，FasL(或激动剂)与Fas受体的结合启动了一系列事件，最终导致caspase-8的激活，而caspase-8又通过释放线粒体细胞色素c直接或间接地激活caspase-3，这一步骤是由Bid的切割介导的。然而，虽然TLR4表达上调，但糖尿病或高血糖诱导Fas/FasL细胞死亡的确切机制仍在研究中，尚不清楚。提示糖尿病时持续的高血糖可能通过激活Ca+2/CaN/NFAT4轴而诱导心肌Fas/FasL细胞死亡，这种作用有待于进一步研究，具有潜在的治疗价值。

另一方面，包括特发性心血管疾病在内的慢性疾病的患病率突然增加，我们的工业化社会大大转向富含ω-6多不饱和脂肪酸(n6-PUFA)的食物。如果我们的饮食中有n-6多不饱和脂肪酸(PUFA)，那么主要资源是从向日葵、红花和玉米油(CO)中获得的亚油酸(LA)(18：2N-6)。事实上，n-6多不饱和脂肪酸(n-6 PUFA)在心血管疾病的诱导和发展中的病理作用在过去几十年中得到了广泛的观察和证实。因此，在动物模型中，富含CO(COHFD)的高脂饮食至少通过下调细胞抗氧化防御系统和诱导氧化应激来抑制心室功能并诱导心肌细胞死亡和重塑。此外，CO-HFD是否能增强高血糖诱导的Fas/FasL诱导的心肌细胞死亡，目前还没有研究，这是一个有趣的研究领域，因为健康和DM患者对CO的摄取率很高。

本研究设计了两个目的：1、提高心肌细胞内Ca+2浓度，并激活心外组织中的NFAT4。首先探讨Fas/FasL介导的T1 DM大鼠心肌细胞死亡是否涉及钙调神经磷酸酶/NFAT/FasL轴的激活。其次，从CO-HFD对钙调神经磷酸酶/NFAT轴的影响，探讨慢性应用CO-HFD对健康及T1 DM大鼠心脏Fas/FAsL所致死亡的影响。因此，作者的资料首次表明，在T1 DM诱导的大鼠心脏或在高血糖条件下培养的细胞中，CaN/NFAT/FasL轴被激活，而伴随的CO-HFD使心脏和心肌细胞更容易受到高血糖介导的Fas/FasL诱导的凋亡的影响，这是通过提高Fas的mRNA和蛋白水平而实现的。

研究方法

本研究探讨活化T细胞(NFAT)轴的钙调神经磷酸酶/核因子(NFAT)是否介导1型糖尿病(T1 DM)诱导的大鼠心肌细胞凋亡，以及长期高脂饮食(CO-HFD)对心肌细胞凋亡的影响。本实验还观察了慢性应用CO-HFD对T1 DM大鼠心肌细胞凋亡的影响，并探讨了慢性应用CO-HFD对Fas/FasL诱导的T1 DM大鼠心肌细胞凋亡的影响。成年雄性Wistar大鼠(140~160g)分为对照组：(10%脂肪)CO-HFD组(40%FAT)、T1 DM组和T1 DM+CO-HFD组(n=20)。体外培养心肌细胞，在低糖(LG)或高糖(HG)培养基中加入或不含亚油酸(LA)及其他抑制剂。

研究结果

与对照组比较，各组大鼠心肌活性氧(ROS)增加，细胞色素C蛋白水平升高，caspase-8和caspase-3裂解，心肌损伤，左心室功能障碍，T1 DM+CO-HFD组最明显。所有NFAT成员(NFAT1-4)的mRNA均不受任何处理的影响。CO-HFD或LA均可显著上调LVs和培养的心肌细胞Fas水平，其机制依赖于ROS，且不依赖于调节细胞内Ca2+水平或钙调神经磷酸酶(Calcineurin)活性。T1 DM或高血糖通过激活Ca2+/CaN/NFAT-4轴，显著上调Fas和FasL的mRNA和蛋白水平。此外，重组FasL(RFasL)或HG诱导的Fas/FasL细胞死亡可通过与LA预孵育而增强。

研究结论

在体外观察到的糖尿病心脏或高血糖诱导的Fas/FasL介导的细胞死亡，至少是通过激活Ca+2/NFAT/FasL轴介导的，CO-HFD通过刺激Fas的表达而增强Fas/FasL介导的细胞死亡。