铁蛋白-铁死亡与心肌病

    心力衰竭是大多数原发性心血管疾病的最终临床结局。铁稳态是所有哺乳动物细胞正常运作所必需的，对于正常心脏功能至关重要。铁蛋白（FTH），一种包含24条重FTH和轻链FTL亚基的球形杂聚物，通过储存过量的细胞铁在铁代谢中发挥重要作用。铁死亡的特征是铁依赖性脂质过氧化物的积累，铁蛋白与铁死亡联系紧密。FTH和FTH相关的铁死亡在心脏中的作用尚待探索。

技术路线：

结 果：
1. FthMCK / MCK小鼠发展为轻度心肌病
    测量2和6个月龄的心功能来检查FthMCK / MCK小鼠的表型。测量血清天冬氨酸转氨酶（AST），乳酸脱氢酶（LDH），心脏肌钙蛋白I（cTn-I）和肌酸激酶-MB（CK-MB）这四种心脏损伤生物标志物的水平，发现6月龄FthMCK / MCK小鼠的所有四种酶均比对照组小鼠高。心力衰竭有关的三个基因Nppa，Nppb和Myh7在6月龄FthMCK / MCK小鼠心脏中表达增加。然而，2或6个月大时FthMCK / MCK小鼠并未发展心脏肥大，心脏组织切片显示小鼠具有明显的心脏纤维化。

2. FthMCK / MCK小鼠出现心脏铁缺乏症，并且ROS产生增加
    FthMCK / MCK小鼠在2个月和6个月时心脏铁水平降低，但血清或骨骼肌铁水平没变化。受损心脏中转铁蛋白受体1下调和铁输出蛋白上调，反映FthMCK / MCK小鼠的铁代谢异常。FthMCK / MCK小鼠体内氧化应激的增加。这些表明，心脏铁蛋白的铁存储功能在维持心脏铁稳态和防止氧化应激中起着关键作用。

3. 补充铁可引起FthMCK / MCK小鼠严重左心室肥大和心脏损伤
    给FthMCK / MCK小鼠喂高铁饮食（HID）4周。增加两种基因型鼠的心脏铁水平，小鼠心脏中的铁蓄积较少，膳食铁的补充并没有改善临床结果。小鼠出现明显的左心室肥大和心/体重比增加，肺/体重比也增加，出现肺充血，显示出典型心衰。小鼠心脏功能严重受损，血清心脏酶增加，左室肥大，体内心肌细胞线粒体紊乱，嵴密度降低。表明线粒体功能受损。

4. 高铁喂养的FthMCK / MCK小鼠中，铁诱导的心肌病与铁死亡相关
    为确定FthMCK / MCK小鼠心力衰竭发展的分子机制，在喂食ND或HID的FthMCK / MCK小鼠和对照鼠（Fthflox / flox）中均进行RNA-seq分析。KEGG分析表明，铁死亡和谷胱甘肽代谢在Fth缺乏小鼠心肌病中起重要作用。HID喂养的FthMCK / MCK小鼠心脏GSH水平降低，测量GSH合成和信号转导中涉及的几个关键基因，发现心脏Slc7a11的表达降低，引起胱氨酸摄取降低。心脏铁死亡标记物Ptgs2增加，脂质过氧化增加。

5. 高铁喂养的FthMyh6 / Myh6小鼠患有心脏铁死亡并发展为LV肥大
    FthMyh6 / Myh6后代以预期的孟德尔比率出生，几乎没有心脏Fth的表达，HID喂养的FthMyh6 / Myh6小鼠出现左室肥大，血清LDL和CK-MB水平升高，心脏Myh7表达升高，有典型的心力衰竭表型，总心脏非血红素铁水平降低。铁死亡水平升高，Slc7a11 mRNA水平、谷胱甘肽、谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽比率和胱氨酸含量降低。这些表明FthMyh6 / Myh6小鼠的表型与FthMCK / MCK小鼠基本相同，特别是在高铁饮食时。

6. Ferrostatin-1可预防FthMCK / MCK小鼠中铁超负荷引起的心脏损伤
    接下来，检验铁死亡在肥厚型心肌病中的致病作用。HID喂养4周时间内，FthMCK / MCK小鼠腹膜内注射铁死亡抑制剂Fer-1，发现Fer-1处理可保护HID喂养的FthMCK / MCK小鼠免受左室肥厚以及心脏损伤和心肌细胞死亡。

7. 过表达Slc7a11减少HID喂养的FthMCK / MCK小鼠的心脏铁死亡
    发现在心肌细胞中过表达Slc7a11可恢复HID喂养FthMCK / MCK小鼠心脏GSH和胱氨酸水平，并降低铁死亡。此外，Slc7a11过表达防止心脏肥大，心肌酶降低至对照水平，预防心脏收缩功能受损，完全预防心脏纤维化。以上表明在心肌细胞中过表达Slc7a11可以抑制心肌铁死亡，并预防心力衰竭，从而改善Fth缺陷小鼠在铁超载条件下的心脏功能。

总 结：
    1.产生两种不同的心肌特异性Fth缺陷小鼠系，显示出铁水平减少，氧化应激增加和心脏铁死亡。
    2.在Fth缺陷小鼠中补充铁可通过抑制Slc7a11介导的谷胱甘肽生产引起心肌铁死亡和肥大。
    3.在Fth缺乏的心肌细胞中过表达Slc7a11可通过增加细胞内谷胱甘肽水平减少心肌损伤。
    4.铁蛋白在铁死亡中的作用，其主要调控因子Slc7a11参与心肌病的治疗，提示心肌病和心力衰竭的潜在新治疗策略。