【每日動態】 玉米油高脂飲食增強Fas/FasL介導的糖尿病大鼠心臟細胞死亡，可能與鈣調神經磷酸酶/NFAT4的激活有關

20190506 周一

Fas/FasL介導的糖尿病大鼠心臟細胞死亡與鈣調神經磷酸酶/NFAT4的激活有關，而富含玉米油的高脂飲食可增強Fas/FasL介導的細胞死亡

J. Nutr. Biochem. (IF: 4.4，2區)

研究背景

糖尿病(DM)時的慢性高血糖與高水準的活性氧(ROS)和心肌細胞凋亡有關。目前，在1型糖尿病(T1 DM)和2型糖尿病(T2 DM)的人模型和誘導動物模型中，心肌細胞誘導凋亡是糖尿病心肌病及隨後心力衰竭發生的一個不可缺少的因素，心肌細胞凋亡在1型和2型糖尿病(T1 DM和T2 DM)的發生和發展中起著不可替代的作用。

一般來說，糖尿病性心肌病的一個主要特徵是收縮和舒張功能障礙，這是由於早期收縮單元喪失和晚期重構事件(包括纖維化和病理性肥大)所致。有趣的是，在T1和T2 DM觀察到的糖尿病性心肌病的兩個段中，心肌細胞凋亡涉及內在(線粒體)和外部([fas/Fas配體)介導的細胞死亡。在外源性細胞死亡途徑中，FasL(或激動劑)與Fas受體的結合啟動了一系列事件，最終導致caspase-8的激活，而caspase-8又通過釋放線粒體細胞色素c直接或間接地激活caspase-3，這一步驟是由Bid的切割介導的。然而，雖然TLR4表達上調，但糖尿病或高血糖誘導Fas/FasL細胞死亡的確切機制仍在研究中，尚不清楚。提示糖尿病時持續的高血糖可能通過激活Ca+2/CaN/NFAT4軸而誘導心肌Fas/FasL細胞死亡，這種作用有待於進一步研究，具有潛在的治療價值。

另一方面，包括特發性心血管疾病在內的慢性疾病的患病率突然增加，我們的工業化社會大大轉向富含ω-6多不飽和脂肪酸(n6-PUFA)的食物。如果我們的飲食中有n-6多不飽和脂肪酸(PUFA)，那麼主要資源是從向日葵、紅花和玉米油(CO)中獲得的亞油酸(LA)(18：2N-6)。事實上，n-6多不飽和脂肪酸(n-6 PUFA)在心血管疾病的誘導和發展中的病理作用在過去幾十年中得到了廣泛的觀察和證實。因此，在動物模型中，富含CO(COHFD)的高脂飲食至少通過下調細胞抗氧化防禦系統和誘導氧化應激來抑製心室功能並誘導心肌細胞死亡和重塑。此外，CO-HFD是否能增強高血糖誘導的Fas/FasL誘導的心肌細胞死亡，目前還沒有研究，這是一個有趣的研究領域，因為健康和DM患者對CO的攝取率很高。

本研究設計了兩個目的：1、提高心肌細胞內Ca+2濃度，並激活心外組織中的NFAT4。首先探討Fas/FasL介導的T1 DM大鼠心肌細胞死亡是否涉及鈣調神經磷酸酶/NFAT/FasL軸的激活。其次，從CO-HFD對鈣調神經磷酸酶/NFAT軸的影響，探討慢性應用CO-HFD對健康及T1 DM大鼠心臟Fas/FAsL所致死亡的影響。因此，作者的資料首次表明，在T1 DM誘導的大鼠心臟或在高血糖條件下培養的細胞中，CaN/NFAT/FasL軸被激活，而伴隨的CO-HFD使心臟和心肌細胞更容易受到高血糖介導的Fas/FasL誘導的凋亡的影響，這是通過提高Fas的mRNA和蛋白水準而實現的。

研究方法

本研究探討活化T細胞(NFAT)軸的鈣調神經磷酸酶/核因子(NFAT)是否介導1型糖尿病(T1 DM)誘導的大鼠心肌細胞凋亡，以及長期高脂飲食(CO-HFD)對心肌細胞凋亡的影響。本實驗還觀察了慢性應用CO-HFD對T1 DM大鼠心肌細胞凋亡的影響，並探討了慢性應用CO-HFD對Fas/FasL誘導的T1 DM大鼠心肌細胞凋亡的影響。成年雄性Wistar大鼠(140~160g)分為對照組：(10%脂肪)CO-HFD組(40%FAT)、T1 DM組和T1 DM+CO-HFD組(n=20)。體外培養心肌細胞，在低糖(LG)或高糖(HG)培養基中加入或不含亞油酸(LA)及其他抑製劑。

研究結果

與對照組比較，各組大鼠心肌活性氧(ROS)增加，細胞色素C蛋白水準升高，caspase-8和caspase-3裂解，心肌損傷，左心室功能障礙，T1 DM+CO-HFD組最明顯。所有NFAT成員(NFAT1-4)的mRNA均不受任何處理的影響。CO-HFD或LA均可顯著上調LVs和培養的心肌細胞Fas水準，其機制依賴於ROS，且不依賴於調節細胞內Ca2+水準或鈣調神經磷酸酶(Calcineurin)活性。T1 DM或高血糖通過激活Ca2+/CaN/NFAT-4軸，顯著上調Fas和FasL的mRNA和蛋白水準。此外，重組FasL(RFasL)或HG誘導的Fas/FasL細胞死亡可通過與LA預孵育而增強。

研究結論

在體外觀察到的糖尿病心臟或高血糖誘導的Fas/FasL介導的細胞死亡，至少是通過激活Ca+2/NFAT/FasL軸介導的，CO-HFD通過刺激Fas的表達而增強Fas/FasL介導的細胞死亡。