主动脉弓缩窄术建立心力衰竭大鼠模型的病理过程观察与非靶向代谢组学分析

钟森杰; 熊霞军; 张倩; 胡思远; 杨梦; 黄淑敏; 方格; 王梓仪; 胡志希; 李琳

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20211775

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主动脉弓缩窄术建立心力衰竭大鼠模型的病理过程观察与非靶向代谢组学分析

药物代谢 | 更新时间：2023-05-17

- 主动脉弓缩窄术建立心力衰竭大鼠模型的病理过程观察与非靶向代谢组学分析
- Pathological Process Observation and Non-targeted Metabolomics Analysis of Heart Failure Rat Model Established by Transverse Aortic Constriction
- 中国实验方剂学杂志 2022年28卷第9期页码：117-124
- 作者机构：
  
  湖南中医药大学中医诊断研究所，长沙 410208
- 作者简介：
  
  钟森杰，在读博士，从事心血管疾病证本质与诊治规律研究，E-mail：634960445@qq.com
  胡志希，博士，教授，博士生导师，从事心血管疾病证本质与诊治规律研究，E-mail：003405@hnucm.edu.cn； *
  李琳，博士，讲师，从事心血管疾病证本质与诊治规律研究，E-mail：lilin@hnucm.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(81774208);湖南省自然科学基金项目(2020JJ4062;2020JJ5408;2019JJ50447);湖南省中医药科研项目(2021180)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20211775
  中图分类号： R22;R28;R96;R541.6
- 收稿日期：2021-06-03，
  
  网络出版日期：2021-07-19，
  
  纸质出版日期：2022-05-05
- 稿件说明：
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钟森杰,熊霞军,张倩等.主动脉弓缩窄术建立心力衰竭大鼠模型的病理过程观察与非靶向代谢组学分析[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(09):117-124.

ZHONG Sen-jie,XIONG Xia-jun,ZHANG Qian,et al.Pathological Process Observation and Non-targeted Metabolomics Analysis of Heart Failure Rat Model Established by Transverse Aortic Constriction[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(09):117-124.
钟森杰,熊霞军,张倩等.主动脉弓缩窄术建立心力衰竭大鼠模型的病理过程观察与非靶向代谢组学分析[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(09):117-124. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20211775.

ZHONG Sen-jie,XIONG Xia-jun,ZHANG Qian,et al.Pathological Process Observation and Non-targeted Metabolomics Analysis of Heart Failure Rat Model Established by Transverse Aortic Constriction[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(09):117-124. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20211775.

摘要

目的

研究主动脉弓缩窄（TAC）致大鼠心力衰竭的病理过程与心肌组织代谢产物变化规律。

方法

对大鼠进行TAC术，术后分为TAC-30 d组与TAC-60 d组，另设立同时段的假手术组作对照。对各组大鼠进行超声心动图和心肌组织病理染色；利用酶联免疫吸附测定法检测血清氨基末端脑钠肽前体（NT-proBNP）和三磷酸腺苷（ATP）含量；液相色谱-质谱联用技术观察心肌组织代谢产物与关联通路的变化特征，流动相水（A，含25 mmol·L

-1

乙酸铵和25 mmol·L

-1

氨水）-乙腈（B）梯度洗脱（0~0.5 min，95%B；0.5~7 min，95%~65%B；7~8 min，65%~40%B；8~9 min，40%B；9~9.1 min，40%~95%B；9.1~12 min，95%B），电喷雾离子源，正、负离子检测模式，采集范围

70~1 050。

结果

与假手术30 d组比较，TAC-30 d组的左室收缩末期内径（LVIDs）显著下降（

0.01），左室射血分数（LVEF）、左室短轴缩短率（FS）、左室后壁舒张末期厚度（LVPWd）、左室后壁收缩末期厚度（LVPWs）显著上升（

0.01）；心肌细胞排列紊乱、水肿，胶原纤维增生；NT-proBNP含量显著上升、ATP含量显著下降（

0.01）；15种代谢产物表达异常，涉及嘧啶代谢通路、泛酸和辅酶A生物合成通路。与假手术60 d组比较，TAC-60 d组的LVEF、FS显著下降（

0.01），左室舒张末期内径（LVIDd）、LVIDs、LVPWd明显上升（

0.05，

0.01）；心肌细胞水肿明显增大，肌纤维变性，出现凝固性坏死，大量胶原纤维沉积；NT-proBNP含量显著上升、ATP含量显著降低（

0.01）；21种代谢产物表达异常，涉及嘧啶代谢通路、淀粉和蔗糖代谢通路。

结论

TAC术后30 d为心肌肥厚阶段，脂代谢障碍，嘧啶代谢紊乱，能量失衡；TAC术后60 d为心力衰竭阶段，脂代谢障碍加重，糖代谢过度激活，嘧啶代谢持续紊乱。

Abstract

Objective

To study the pathological process and changes of metabolites in myocardial tissue of heart failure induced by transverse aortic constriction （TAC） in rats.

Method

Rats were treated with TAC operation and divided into TAC-30 d group and TAC-60 d group， and sham operation group at the same period was set up as control. Echocardiography and pathological staining of myocardial tissue were performed on rats in each group. Enzyme-linked immunosorbent assay was used to determine the expression of amino-terminal pro-brain natriuretic peptide （NT-proBNP） and adenosine triphosphate （ATP） in serum. Liquid chromatography-mass spectrometry was used to observe the changes of metabolites and related pathways in myocardial tissue， the mobile phase consisted of 25 mmol·L

-1

ammonium acetate and 25 mmol·L

-1

ammonia hydroxide in water （A） and acetonitrile （B） for gradient elution （0-0.5 min， 95%B； 0.5-7 min， 95%-65%B； 7-8 min， 65%-40%B； 8-9 min， 40%B； 9-9.1 min， 40%-95%B； 9.1-12 min， 95%B）， electrospray ionization was used under positive and negative ion detection modes， acquisition range was

70-1 050.

Result

Compared with the sham-30 d group， the left ventricular internal diameter at end-systole （LVIDs） in TAC-30 d group was significantly decreased （

0.01）， and left ventricular ejection fraction （LVEF）， fraction shortening （FS）， left ventricular end-diastolic posterior wall thickness （LVPWd）， left vebtricular end-systolic posterior wall thickness （LVPWs） were significantly increased （

0.01）， there were cardiomyocyte arrangement disorder， edema， collagen fibre hyperplasia， the content of NT-probNP was significantly increased， while the content of ATP was significantly decreased （

0.01）， and 15 metabolites with abnormal expression were involved in pyrimidine metabolic pathway， pantothenic acid and coenzyme A biosynthesis pathway. Compared with the sham-60 d group， LVEF and FS in the TAC-60 d group were significantly decreased （

0.01）， and left ventricular internal diameter at end-diastole （LVIDd）， LVIDs and LVPWd were increased （

0.05，

0.01）， the edema of myocardial cells increased obviously， myocardium fibers degenerated， coagulation necrosis appeared， and a large amount of collagen fibers were deposited， the expression of NT-proBNP increased and the expression of ATP decreased （

0.01）， there were 21 metabolites with abnormal expression， involving pyrimidine metabolic pathway， and starch and sucrose metabolic pathway.

Conclusion

At 30 d after TAC， there are myocardial hypertrophy， lipid metabolism disorder， pyrimidine metabolism disorder and energy imbalance. At 60 d after TAC， there are heart failure， aggravation of lipid metabolism disorder， excessive activation of glucose metabolism， and continuous disorder of pyrimidine metabolism.

关键词

Keywords

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