自噬是幾乎所有真核細胞(包括心血管系統(tǒng)細胞)質(zhì)量控制所需的穩(wěn)態(tài)和存活機制。特別的是，長壽的心肌細胞在很大程度上依賴于自噬的管家功能，因為它們是終末分化的細胞。因此，心臟以及整個循環(huán)系統(tǒng)特別容易受到自噬擾動的影響。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物模型中，自噬的藥理學(xué)或遺傳抑制通常會加速疾病進展并惡化疾病結(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，對受損蛋白質(zhì)和細胞器的降解需求越來越大。根據(jù)這一概念，通過熱量限制或給予mTOR靶點抑制劑雷帕霉素來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通過心肌缺血時Atg7的轉(zhuǎn)亞硝化促進自噬

氧化和亞硝化應(yīng)激對半胱氨酸殘基的修飾會影響蛋白質(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，但它也可以以依賴于上下文的方式作為脫硝糖基酶或反亞硝酰酶。美國羅格斯新澤西醫(yī)學(xué)院心血管研究所Junichi Sadoshima團隊發(fā)現(xiàn)Trx1反亞硝?；疉tg7，一種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，并轉(zhuǎn)移到Cys402處的Atg7。用Atg7 C402S敲除小鼠進行的實驗表明，Atg7在Cys402處的S-亞硝基化通過刺激E1樣活性促進自噬，從而保護心臟免受缺血(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通過心肌缺血時Atg7的轉(zhuǎn)亞硝化促進自噬

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議。羅格斯新澤西醫(yī)學(xué)院細胞生物學(xué)和分子醫(yī)學(xué)系Junichi Sadoshima團隊研究了內(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. 新型納米顆粒通過自噬和mTOR途徑激活心外膜上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，促進心臟修復(fù)

用治療性外源細胞恢復(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)險以及缺血心肌微環(huán)境中的細胞存活率低。用功能性生物材料激活內(nèi)源性干細胞可能會克服這些局限性。南方醫(yī)科大學(xué)附屬第五醫(yī)院Xiaozhong Qiu團隊本研究探討了功能性攜帶過硫酸銨(APS)的納米顆粒(NPs/APS)在腎母細胞瘤1陽性(WT1⁺)心外膜細胞上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)和心肌梗死(MI)修復(fù)中的作用^[3]。WT1⁺心外膜細胞在體外用NPs/APS處理后轉(zhuǎn)化為內(nèi)皮樣細胞，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⁺心外膜細胞EMT過程中，證實了自噬和mTOR通路的同時激活。這項研究共同強調(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，涵蓋常見心血管系統(tǒng)疾病。還具有多個物種心臟微血管內(nèi)皮細胞、心肌細胞、心肌成纖維細胞、心包膜成纖維細胞等原代細胞產(chǎn)品和各類心血管系統(tǒng)與自噬信號通路常用指標(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行自噬與心血管系統(tǒng)疾病研究。

相關(guān)動物模型

心肌肥厚(CH)小鼠模型? DSI548Mu03

建模方法

1. 小鼠選擇：SPF 級生產(chǎn)的小鼠，選擇 6-8 周齡健康雄性小鼠為實驗對象。

2. 稱重麻醉備皮：準(zhǔn)確稱取小鼠體重（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°，頸部中間豎直開口至胸上肋骨起始處，沿肋骨起始處肋中線向下剪開 0.5mm 擴大視野，從頸部氣管鈍性分離至看見胸腺。輕輕撥開胸腺游離脂肪便可清晰觀察到主動脈弓，從主動脈弓底引 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)，整個實驗過程保持小鼠體溫 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口（保證無縫隙、無錯位），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，夾趾檢測無反應(yīng)即可進行 MI 手術(shù)。打開外置光源、顯微鏡開關(guān)，打開呼吸機，設(shè)置好各參數(shù)（呼吸比 2：1，潮氣量 6-8 mL，頻率 70 次 /min），將氣管插管沿聲門插入氣管，取下大鼠接上呼吸機，觀察大鼠呼吸狀況，胸廓起伏與呼吸機頻率一致表示插管成功，即可進行 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少許心包，充分暴露左冠狀動脈前降支（LAD）或所在區(qū)域。

4. 結(jié)扎冠狀動脈：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脈圓錐旁以 5-0 無創(chuàng)縫合線穿過左冠狀動脈前降支 ( 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口（保證無縫隙、無錯位）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)，有無呼吸異常等。待大鼠自然蘇醒后將大鼠從呼吸機上取下并取下氣管插管，正常飼養(yǎng)。

參考文獻

[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)