自噬是幾乎所有真核細(xì)胞(包括心血管系統(tǒng)細(xì)胞)質(zhì)量控制所需的穩(wěn)態(tài)和存活機(jī)制。特別的是，長(zhǎng)壽的心肌細(xì)胞在很大程度上依賴(lài)于自噬的管家功能，因?yàn)樗鼈兪墙K末分化的細(xì)胞。因此，心臟以及整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)特別容易受到自噬擾動(dòng)的影響。自噬與自發(fā)發(fā)展特定心血管疾病的傾向增加有關(guān)，包括多種形式的心肌病。在多種心血管疾病動(dòng)物模型中，自噬的藥理學(xué)或遺傳抑制通常會(huì)加速疾病進(jìn)展并惡化疾病結(jié)果。此外，自噬的重要作用在心臟衰老的背景下尤為突出，在這種情況下，對(duì)受損蛋白質(zhì)和細(xì)胞器的降解需求越來(lái)越大。根據(jù)這一概念，通過(guò)熱量限制或給予mTOR靶點(diǎn)抑制劑雷帕霉素來(lái)增加自噬的策略可以預(yù)防衰老性心肌病的發(fā)展。因此，靶向自噬信號(hào)通路可能在治療心血管疾病中提供治療益處。

1. 硫氧還蛋白1通過(guò)心肌缺血時(shí)Atg7的轉(zhuǎn)亞硝化促進(jìn)自噬

氧化和亞硝化應(yīng)激對(duì)半胱氨酸殘基的修飾會(huì)影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，從而導(dǎo)致心血管疾病的發(fā)病機(jī)制。盡管硫氧還蛋白1(Trx1)的主要功能是減少二硫鍵，但它也可以以依賴(lài)于上下文的方式作為脫硝糖基酶或反亞硝酰酶。美國(guó)羅格斯新澤西醫(yī)學(xué)院心血管研究所Junichi Sadoshima團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)Trx1反亞硝酰化Atg7，一種E1樣酶，從而刺激自噬^[1]。在缺血期間，Trx1在氧化還原酶催化中心的Cys32-Cys35處被氧化，在Cys73處被S-亞硝基化。出乎意料的是，Atg7 Cys545-Cys548通過(guò)巰基-二硫化物交換減少了Trx1中Cys32-Cys35處的二硫鍵，這使得NO從Trx1中的Cys73釋放出來(lái)，并轉(zhuǎn)移到Cys402處的Atg7。用Atg7 C402S敲除小鼠進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，Atg7在Cys402處的S-亞硝基化通過(guò)刺激E1樣活性促進(jìn)自噬，從而保護(hù)心臟免受缺血(圖1)。這些結(jié)果表明，巰基二硫化物交換和NO轉(zhuǎn)移在功能上是耦合的，允許氧化Trx1在心肌缺血期間通過(guò)Atg7的轉(zhuǎn)亞硝基化和自噬刺激介導(dǎo)有益的作用。

圖1 Trx1通過(guò)心肌缺血時(shí)Atg7的轉(zhuǎn)亞硝化促進(jìn)自噬

2. DRP1在肥胖心肌病常規(guī)和替代性自噬中的不同作用

盡管已有研究表明動(dòng)力蛋白相關(guān)蛋白1(DRP1)介導(dǎo)的線粒體分裂和隨后線粒體受損部分的分離對(duì)于線粒體自噬是必不可少的，但DRP1在線粒體自噬中的參與仍然存在爭(zhēng)議。羅格斯新澤西醫(yī)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)和分子醫(yī)學(xué)系Junichi Sadoshima團(tuán)隊(duì)研究了內(nèi)源性DRP1在介導(dǎo)高脂飲食(HFD)誘導(dǎo)的肥胖心肌病期間的自噬中的重要作用^[2]。HFD攝入3周后，線粒體吞噬增加。在心臟特異性DRP1敲除(Drp1 MCM)小鼠心臟中，HFD消耗對(duì)線粒體吞噬的誘導(dǎo)完全被消除，其中舒張和收縮功能障礙都加劇了。在Drp1 MCM小鼠中，微管相關(guān)蛋白1輕鏈3(LC3)依賴(lài)性的一般自噬和LC3與線粒體蛋白之間的共定位的增加被消除。在HFD消耗的慢性階段，Drp1 MCM小鼠的選擇性自噬激活也被完全消除。機(jī)制分析表明，DRP1在Ser616處磷酸化，定位于線粒體相關(guān)膜，僅在HFD消耗的慢性而非急性階段與Rab9和Fis1相關(guān)(圖2)。這些結(jié)果表明DRP1是控制多種形式線粒體吞噬的肥胖心肌病線粒體質(zhì)量控制的重要因素。

圖2 DRP1在肥胖心肌病常規(guī)和替代性自噬中的不同作用

3. 新型納米顆粒通過(guò)自噬和mTOR途徑激活心外膜上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，促進(jìn)心臟修復(fù)

用治療性外源細(xì)胞恢復(fù)受損的心肌組織仍然存在一些局限性，如免疫排斥、心臟特性不成熟、致瘤風(fēng)險(xiǎn)以及缺血心肌微環(huán)境中的細(xì)胞存活率低。用功能性生物材料激活內(nèi)源性干細(xì)胞可能會(huì)克服這些局限性。南方醫(yī)科大學(xué)附屬第五醫(yī)院Xiaozhong Qiu團(tuán)隊(duì)本研究探討了功能性攜帶過(guò)硫酸銨(APS)的納米顆粒(NPs/APS)在腎母細(xì)胞瘤1陽(yáng)性(WT1⁺)心外膜細(xì)胞上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)和心肌梗死(MI)修復(fù)中的作用^[3]。WT1⁺心外膜細(xì)胞在體外用NPs/APS處理后轉(zhuǎn)化為內(nèi)皮樣細(xì)胞，在體內(nèi)將NPs/APS注射到梗死心臟后，心臟功能顯著改善(圖3)。此外，在NPs/APS誘導(dǎo)的WT1⁺心外膜細(xì)胞EMT過(guò)程中，證實(shí)了自噬和mTOR通路的同時(shí)激活。這項(xiàng)研究共同強(qiáng)調(diào)了NPs/APS在心肌梗死修復(fù)中的作用。

圖3 NPs/APS體外誘導(dǎo)WT1⁺心外膜細(xì)胞EMT以及體內(nèi)心臟修復(fù)

云克隆不僅可提供多種心血管系統(tǒng)疾病模型，包括動(dòng)脈粥樣硬化、心肌肥厚、心肌梗死、心律失常、心力衰竭等，涵蓋常見(jiàn)心血管系統(tǒng)疾病。還具有多個(gè)物種心臟微血管內(nèi)皮細(xì)胞、心肌細(xì)胞、心肌成纖維細(xì)胞、心包膜成纖維細(xì)胞等原代細(xì)胞產(chǎn)品和各類(lèi)心血管系統(tǒng)與自噬信號(hào)通路常用指標(biāo)及上述mTOR、Trx1、Atg7、DRP1、Fis1等相關(guān)產(chǎn)品，可助力廣大科研工作者進(jìn)行自噬與心血管系統(tǒng)疾病研究。

相關(guān)動(dòng)物模型

心肌肥厚(CH)小鼠模型? DSI548Mu03

建模方法

1. 小鼠選擇：SPF 級(jí)生產(chǎn)的小鼠，選擇 6-8 周齡健康雄性小鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。

2. 稱(chēng)重麻醉備皮：準(zhǔn)確稱(chēng)取小鼠體重（g），行腹腔注射麻醉小鼠，待小鼠充分麻醉倒（約 3-5min）后，用小鼠剃毛器剃除小鼠頸部及胸前毛發(fā)（充分暴露手術(shù)區(qū)）。

3. 倒置小鼠使小鼠頭部在手術(shù)人員一側(cè) 抬升頭部在 30°，頸部中間豎直開(kāi)口至胸上肋骨起始處，沿肋骨起始處肋中線向下剪開(kāi) 0.5mm 擴(kuò)大視野，從頸部氣管鈍性分離至看見(jiàn)胸腺。輕輕撥開(kāi)胸腺游離脂肪便可清晰觀察到主動(dòng)脈弓，從主動(dòng)脈弓底引 7-0 不可吸收縫合線，連同自制縮窄工具（27G）勒緊打死結(jié)，抽出縮窄工具。完成 TAC 手術(shù)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程保持小鼠體溫 37℃左右。

4. 縫合：結(jié)扎完成后，6-0 縫線完全縫合胸腔前端開(kāi)口（保證無(wú)縫隙、無(wú)錯(cuò)位），最后用 5-0 縫線將皮膚切口縫合完整。

5. 術(shù)后管理：術(shù)后密切關(guān)注小鼠狀態(tài)。待小鼠自然蘇醒后，放入干凈的飼養(yǎng)籠，填寫(xiě)手術(shù)記錄卡片，放回飼養(yǎng)室，密切關(guān)注小鼠術(shù)后狀態(tài)以及死亡情況并做好相應(yīng)記錄。

心肌梗死(MI)大鼠模型? DSI504Ra02

建模方法：

1. 麻醉大鼠，用小動(dòng)物剃毛器剃除大鼠胸部及腋下毛發(fā)（充分暴露手術(shù)區(qū)），用碘酒和 75％乙醇術(shù)區(qū)消毒。

2. 氣管插管：麻醉后，夾趾檢測(cè)無(wú)反應(yīng)即可進(jìn)行 MI 手術(shù)。打開(kāi)外置光源、顯微鏡開(kāi)關(guān)，打開(kāi)呼吸機(jī)，設(shè)置好各參數(shù)（呼吸比 2：1，潮氣量 6-8 mL，頻率 70 次 /min），將氣管插管沿聲門(mén)插入氣管，取下大鼠接上呼吸機(jī)，觀察大鼠呼吸狀況，胸廓起伏與呼吸機(jī)頻率一致表示插管成功，即可進(jìn)行 MI 手術(shù)。

3. 大鼠采用右側(cè)臥位，用眼科剪在左前肢腋下，用顯微剪于三、四肋間打開(kāi)胸腔充分暴露心臟，顯微直鑷輕輕夾起少量心包并于左心耳下撕開(kāi)少許心包，充分暴露左冠狀動(dòng)脈前降支（LAD）或所在區(qū)域。

4. 結(jié)扎冠狀動(dòng)脈：于顯微鏡下找到 LAD 走向或可能所在位置 , 持針器持取 5-0 帶針縫合線，于左心耳根部下方肺動(dòng)脈圓錐旁以 5-0 無(wú)創(chuàng)縫合線穿過(guò)左冠狀動(dòng)脈前降支 ( LAD)，以完全阻斷 LAD 血流。

5. 關(guān)胸：結(jié)扎完成后，5-0 縫線完全縫合胸腔開(kāi)口（保證無(wú)縫隙、無(wú)錯(cuò)位）關(guān)閉胸腔，由內(nèi)向外逐層縫合各層肌肉和皮膚。

6. 術(shù)后管理：術(shù)后密切關(guān)注大鼠狀態(tài)，有無(wú)呼吸異常等。待大鼠自然蘇醒后將大鼠從呼吸機(jī)上取下并取下氣管插管，正常飼養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]Nagarajan N, Oka SI, Nah J, et al. Thioredoxin 1 promotes autophagy through transnitrosylation of Atg7 during myocardial ischemia. J Clin Invest. 2023;133(3):e162326. (IF=13.3)

[2]Tong M, Mukai R, Mareedu S, et al. Distinct Roles of DRP1 in Conventional and Alternative Mitophagy in Obesity Cardiomyopathy. Circ Res. 2023;133(1):6-21. (IF=16.9)

[3]Song C, Kong F, Nong H, et al. Ammonium Persulfate-Loaded Carboxylic Gelatin-Methacrylate Nanoparticles Promote Cardiac Repair by Activating Epicardial Epithelial-Mesenchymal Transition via Autophagy and the mTOR Pathway. ACS Nano. 2023;17(20):20246-20261. (IF=15.8)