心血管

研究揭示脂肪是如何破坏心脏健康的!

作者:伊文 来源: Medicalxpress 日期:2018-01-08
导读

          【研究发现过多脂肪破坏心脏细胞能量系统】爱荷华大学的一项研究已经确定了心脏中多余的脂肪是糖尿病和肥胖症的共同特征,如何损害细胞产生能量的基本能力。研究人员认为,该机制可能导致糖尿病患者心脏衰竭风险增加2至5倍。

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        【研究发现过多脂肪破坏心脏细胞能量系统】爱荷华大学的一项研究已经确定了心脏中多余的脂肪是糖尿病和肥胖症的共同特征,如何损害细胞产生能量的基本能力。研究人员认为,该机制可能导致糖尿病患者心脏衰竭风险增加2至5倍。

        心脏是身体中最耗能的器官。就像内燃机燃烧燃料来驱动活塞一样,健康的心脏细胞也会消耗燃料分子,从而产生必要的能量来保持心脏的泵送。这个必不可少的能量生产发生在线粒体内部,细胞内自成一体的“动力装置”细胞器。

        尽管健康心脏中的线粒体主要使用脂肪酸作为燃料,但它们可以根据需要轻易地适应使用其他燃料分子,包括葡萄糖,乳酸和酮体。然而,糖尿病降低了心肌的代谢适应性,并导致心脏细胞过度使用脂肪作为代谢燃料。

        该研究发表在“循环研究”上,发现这种心脏脂质过载导致许多小的畸形线粒体不能像正常线粒体那样有效地产生能量。来自UI小组的先前研究表明,线粒体能量产生的问题可能在与糖尿病相关的心力衰竭中起作用。

        “影响近3000万美国人的糖尿病显著增加了心力衰竭的风险,而糖尿病患者心脏的一个主要表现是过度使用脂肪作为代谢燃料,最终导致线粒体和心脏损伤,“研究负责人E.Dale Abel医学博士,UI Carver医学院内科教授兼部门执行官、糖尿病研究中心主任说道。 “我们已经证明并检测到心脏消耗的脂肪(脂质)的量是如何增加的,这导致心脏中线粒体结构和功能的急剧变化,这些研究为如何在线粒体中发生这些变化提供了一个新的窗口。

        UI小组使用基因修饰的小鼠模拟增加脂肪酸摄取(脂质超载),这是糖尿病的特征,以调查心脏脂质超载对线粒体的影响。 Abel指出,由德国同事开发的一种新颖的三维电子显微镜细胞成像技术使得研究人员能够直接观察到线粒体的结构变化,而不像是在心肌细胞内放置虚拟现实耳机。在小鼠模型中,心脏的脂质摄取加倍。这种适度的增加导致线粒体在健康心脏细胞中变得比线粒体更细且更扭曲。这些结构变化(几乎就像通过心脏跳过的面条)导致在用传统电子显微镜成像时出现线粒体碎裂。

        该研究还揭示了线粒体结构改变的分子原因。延长的脂质过载导致被称为活性氧(ROS)的破坏性物质水平增加。过量的ROS通过改变几种有助于控制线粒体大小和形状的重要蛋白质的活性来破坏线粒体网络。

        通过过量表达可以帮助“清除”ROS分子的分子去除多余的ROS,可以恢复正常的线粒体,尽管脂质过量,它仍然正常工作。

        令人惊讶的是,使用相同的方法去除正常心脏细胞中的ROS导致线粒体的大小是正常值的四倍,这表明ROS水平与线粒体大小成反比。

        研究结果表明,心脏脂质过载破坏正常的线粒体结构,这可能会损害能量产生和危及心脏功能。

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