維持鐵穩(wěn)態(tài)對于正常的心臟功能至關(guān)重要。鐵死亡是一種鐵依賴性的調(diào)節(jié)細(xì)胞死亡形式，越來越被認(rèn)為是介導(dǎo)許多心血管疾病發(fā)病機(jī)制和進(jìn)展的重要過程，包括動脈粥樣硬化、藥物性心力衰竭、心肌缺血再灌注損傷、敗血癥性心肌病、心律失常和糖尿病性心肌病。鐵螯合劑、抗氧化劑、鐵死亡抑制劑和基因操作可能通過阻斷鐵死亡途徑來緩解上述心血管疾病。基于鐵死亡在各種心血管疾病的發(fā)病機(jī)制中起關(guān)鍵作用，抑制心臟鐵死亡有望成為一種潛在的治療選擇。因此，了解心血管疾病中鐵死亡的調(diào)節(jié)機(jī)制可能會改善疾病管理。

1. 心力衰竭中鐵死亡引發(fā)的焦亡信號的特征

壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)的心肌肥大是心力衰竭(HF)的常見原因，新的證據(jù)表明，過量的氧化脂質(zhì)對心肌細(xì)胞有不利影響。然而，在這種病理過程中，心肌細(xì)胞脂質(zhì)毒性的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子仍然未知。浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院實驗血液學(xué)國家重點實驗室Fudi Wang團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)與假手術(shù)小鼠相比，橫主動脈收縮(TAC)誘導(dǎo)的HF小鼠的磷脂酰乙醇胺(PE)和Acsl4表達(dá)顯著增加^[1]。此外，心肌細(xì)胞中過表達(dá)Acsl4會通過鐵死亡加劇壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)的心臟功能障礙。在TAC誘導(dǎo)的心力衰竭小鼠中，通過藥物抑制和基因敲除Acsl4均可顯著降低左心室腔大小并改善心臟功能。在體外培養(yǎng)的新生大鼠心室肌細(xì)胞中沉默Acsl4表達(dá)足以抑制肥厚刺激誘導(dǎo)的細(xì)胞生長。機(jī)制上，Acsl4依賴性鐵死亡激活了焦亡信號通路(圖1)，導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子IL-1β的產(chǎn)生增加，中和IL-1β改善了TAC后Acsl4轉(zhuǎn)基因小鼠的心臟功能。這些結(jié)果表明，ACSL4在壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)的心臟重塑過程中通過鐵死亡誘導(dǎo)的焦亡信號在心臟中起著至關(guān)重要的作用。

                                                                                                                        圖1 Acsl4誘導(dǎo)鐵死亡后焦亡途徑被激活

2. 鐵死亡介導(dǎo)的炎癥促進(jìn)肺動脈高壓

在肺動脈高壓(PAH)中，肺動脈內(nèi)皮細(xì)胞表現(xiàn)出促進(jìn)鐵死亡的細(xì)胞表型。然而，抑制鐵死亡對這些致病機(jī)制和肺血管系統(tǒng)細(xì)胞景觀的影響尚不完全清楚。美國明尼蘇達(dá)大學(xué)利勒黑心臟研究所醫(yī)學(xué)系心血管科Kurt W. Prins團(tuán)隊使用多組學(xué)和生理學(xué)分析評估了鐵死亡抑制如何調(diào)節(jié)臨床前PAH^[2]。Ferrostatin-1，一種小分子鐵死亡抑制劑，減輕了野百合堿大鼠PAH的嚴(yán)重程度。RNA測序和蛋白質(zhì)組學(xué)分析表明，鐵死亡與PAH嚴(yán)重程度有關(guān)，ferrostatin-1抑制了補(bǔ)體激活和促炎細(xì)胞因子/趨化因子。肺動脈內(nèi)皮細(xì)胞(PAEC)鐵死亡相關(guān)的分子模式(DAMPs)改變了轉(zhuǎn)錄組特征和線粒體形態(tài)，促進(jìn)了肺動脈平滑肌細(xì)胞的增殖，并在體外使單核細(xì)胞呈現(xiàn)出促炎表型(圖2)。因此，這些結(jié)果與其他已發(fā)表的臨床前治療評估以及人類轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和生物標(biāo)志物數(shù)據(jù)的總結(jié)表明，鐵死亡可能是抑制不良肺血管重塑的靶向途徑。

                                                                                                                             圖2 鐵死亡介導(dǎo)的炎癥促進(jìn)肺動脈高壓

3. Alox15/15 HpETE通過促進(jìn)心肌細(xì)胞鐵死亡加重心肌缺血再灌注損傷

心肌缺血再灌注(I/R)損傷導(dǎo)致心臟功能障礙，導(dǎo)致心肌細(xì)胞損失和纖維化。預(yù)防細(xì)胞死亡對于保護(hù)I/R損傷后的心臟功能非常重要。然而，再灌注損傷后各種細(xì)胞死亡模式發(fā)生的時間點以及心肌細(xì)胞鐵死亡調(diào)節(jié)的機(jī)制尚不清楚。天津醫(yī)科大學(xué)生理病理學(xué)系基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究中心Xu Zhang團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)I/R損傷早期出現(xiàn)細(xì)胞凋亡和壞死，長時間再灌注時細(xì)胞死亡以鐵死亡為主^[3]。代謝組學(xué)分析顯示，Alox15代謝物在鐵死亡心肌細(xì)胞中積累。Alox15在小鼠心肌中的特異性敲除減輕了I/R損傷，恢復(fù)了心臟功能。15-羥基二十碳四烯酸(15-HpETE)被鑒定為心肌細(xì)胞鐵死亡的觸發(fā)因素。機(jī)制分析表明，15-HpETE促進(jìn)了Pgc1α與泛素連接酶環(huán)指蛋白34的結(jié)合，導(dǎo)致其泛素依賴性降解。ML351是Alox15的特異性抑制劑，可提高Pgc1α的蛋白水平，抑制心肌細(xì)胞鐵死亡，保護(hù)受損心肌，促進(jìn)心功能恢復(fù)(圖3)。這些研究結(jié)果表明，Alox15/15 HpETE介導(dǎo)的心肌細(xì)胞鐵死亡在長時間I/R損傷中起著重要作用。

                                                                                                                       圖3 Alox15的藥理學(xué)抑制可以預(yù)防鐵死亡并減輕心臟損傷

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(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)品和各類心血管系統(tǒng)與鐵死亡信號通路常用指標(biāo)及上述Acsl4、Alox15、Pgc1α等相關(guān)產(chǎn)品，可助力廣大科研工作者進(jìn)行鐵死亡與心血管系統(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(kuò)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(jìn)行 MI 手術(shù)。打開外置光源、顯微鏡開關(guān)，打開呼吸機(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(jī)上取下并取下氣管插管，正常飼養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]Bi X, Wu X, Chen J, et al. Characterization of ferroptosis-triggered pyroptotic signaling in heart failure. Signal Transduct Target Ther. 2024;9(1):257. (IF=40.8)

[2]Kazmirczak F, Vogel NT, Prisco SZ, et al. Ferroptosis-Mediated Inflammation Promotes Pulmonary Hypertension. Circ Res. 2024;135(11):1067-1083. (IF=16.5)

[3]Cai W, Liu L, Shi X, et al. Alox15/15-HpETE Aggravates Myocardial Ischemia-Reperfusion Injury by Promoting Cardiomyocyte Ferroptosis. Circulation. 2023;147(19):1444-1460. (IF=35.5)