Rola desaturazy stearoilo-CoA 4 w regulacji metabolizmu i funkcji mięśnia sercowego myszy : praca doktorska

Wołosiewicz, Marcin

Przejdź do menu głównego
Przejdź do wyszukiwarki
Przejdź do treści
Przejdź do stopki

Rola desaturazy stearoilo-CoA 4 w regulacji metabolizmu i funkcji mięśnia sercowego myszy : praca doktorska

Pobierz

Opis
Informacje

Tytuł: Rola desaturazy stearoilo-CoA 4 w regulacji metabolizmu i funkcji mięśnia sercowego myszy : praca doktorska

Abstrakt:

Nagromadzenie szkodliwych metabolitów lipidowych w kardiomiocytach prowadzi do rozwoju lipotoksyczności, co wiąże się z aktywacją lub zahamowaniem szlaków sygnałowych, powodując stres i dysfunkcję organelli, deficyt energetyczny i apoptozę. Kolejnym efektem lipotoksyczności jest spadek wrażliwości serca na insulinę, co przesuwa metabolizm serca w kierunku większego wychwytu, magazynowania i utleniania kwasów tłuszczowych (FAs). Wysokie tempo utleniania FAs zwiększa ilość produkowanych reaktywnych form tlenu (ROS) powodując stres oksydacyjny, uszkodzenie mitochondriów i zaburzenie homeostazy jonów Ca2+. Desaturaza stearoilo-CoA (SCD) jest enzymem, który nie tylko katalizuje syntezę jednonienasyconych kwasów tłuszczowych, ale także reguluje procesy lipolizy oraz β-oksydacji, przez co modyfikuje parametry funkcjonalne mięśnia sercowego. U myszy zidentyfikowano cztery izoformy SCD, z których SCD4 jest uważana za izoformę specyficzną dla serca. Wykazano, że wyciszenie Scd4 w sercu myszy zmniejszyło aktywację białkowej kinazy aktywowanej przez AMP, która była indukowana przez zawał serca (MI). Brak ekspresji Scd4 w mięśniu sercowym po MI zmniejszał także powstawanie ROS oraz obniżał poziom czynników proangiogennych w sercu i osoczu, co sugeruje, że SCD4 pozytywnie reguluje tworzenie naczyń krwionośnych w mięśniu sercowym myszy po MI. Rola SCD4 w regulacji metabolizmu i funkcji serca jest jednak słabo poznana. Głównym celem pracy doktorskiej było określenie wpływu wyciszenia ekspresji Scd4 na strukturę, funkcję i metabolizm serca w stanie fizjologicznym oraz w otyłości. W tym celu: 1) określono rolę SCD4 w regulacji ogólnoustrojowego metabolizmu myszy; 2) zbadano wpływ wyciszenia Scd4 na funkcję i strukturę serca; 3) zidentyfikowano szlaki metaboliczne, przez które SCD4 reguluje metabolizm lipidów w sercu; 4) określono wpływ ekspresji Scd4 na strukturę i aktywność mitochondriów w kardiomiocytach. W badaniach wykorzystano myszy typu dzikiego oraz myszy z wyciszoną ekspresją Scd4 (SCD4-/-) karmione dietą standardową lub wzbogaconą w tłuszcze (HFD) przez 8 tygodni w celu wywołania otyłości. Eksperymenty przeprowadzono również na modelu in vitro z wykorzystaniem mysich kardiomiocytów HL-1 z wyciszoną ekspresją Scd4. Przeprowadzone badania wykazały, że brak SCD4 u myszy wywiera skutki ogólnoustrojowe, tj. zmniejsza stłuszczenie ciała, hiperinsulinemię i hipercholesterolemię oraz zwiększa wrażliwość na insulinę, u myszy karmionych HFD, pomimo, że dotychczas opisano występowania SCD4 jedynie w sercu. Brak SCD4 w warunkach fizjologicznych wywołał niewielkie zmiany w morfologii serca, natomiast zapobiegł koncentrycznej przebudowie serca w warunkach HFD. Wyciszenie ekspresji Scd4 obniżyło poziom lipidów zmagazynowanych w kardiomiocytach, nie wpłynęło natomiast na ekspresję pozostałych izoform Scd w sercu. Niższy poziom lipidów w kardiomiocytach myszy SCD4-/- był związany z aktywacją swoistej dla adipocytów lipazy triacyloglicerolowej, a przez to lipolizy. Jednoczesna aktywacja lipogenezy, β-oksydacji i lipolizy sugeruje zwiększoną dynamikę kropli lipidowych (LDs), przy czym wyciszenie ekspresji Scd4 zmniejszyło indukowany przez HFD wzrost LDs w kardiomiocytach. Wyniki te wskazują, że SCD4 jest zaangażowane w regulację metabolizmu energetycznego serca. Wykazano także zahamowanie przerostu mitochondriów i nadprodukcji ROS w kardiomiocytach z wyciszoną ekspresją Scd4 w warunkach przeciążenia lipidami. Było to związane ze wzmożeniem procesu mitofagii i spadkiem aktywności dehydrogenazy NADH. Stwierdzono także, że SCD4 bierze udział w regulacji homeostazy Ca2+ w sercu w warunkach HFD, poprzez wzrost zawartości białek fosfolambanu i sarkoplazmatycznej Ca2+-ATPazy typu 2. Podsumowując, wyniki przeprowadzonych badań wykazały, że SCD4 reguluje nie tylko metabolizm lipidów w sercu, ale wpływa także na funkcję mięśnia sercowego oraz metabolizm całego organizmu, szczególnie w modelu HFD.