大鼠心臟能量代謝底物隨年齡增長的變化及調(diào)節(jié)

1、大鼠心臟能量代謝底物隨年齡增長的變化及調(diào)節(jié) 【】 Objective ： To observe the changes and mechanisms of energy metabolism in the aging rat heart.Method ：2 months and 14 months male SDrats were chosen and divided into the young 兩組大鼠左室短軸縮短率、室 間隔厚度、左心室舒張末期內(nèi)徑、 E/A 比值比較，差異均無統(tǒng)計 學(xué)意義（P0.05），見表1。 2.2兩組大鼠心尖組織 ATP含量比較AC組大鼠左心室 ATP 含量為（1

2、6.80 1.60 ） ng/g，明顯低于 YC組的（69.60 1.08 ） ng/g ，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（ P0.05 ，見表 2。 3 討論 與人體其他器官不同， 心臟依靠高耗能來維持它的高動力狀 態(tài)。正常心臟每天產(chǎn)生約 4 kg ATP 等高能磷酸化合物，每天泵 出血液約 8000 L 。心肌能量代謝一般分為三個階段：在心肌細(xì) 胞漿內(nèi)進(jìn)行的底物利用環(huán)節(jié)，在線粒體內(nèi)進(jìn)行的氧化磷酸化環(huán) 節(jié)，在細(xì)胞漿內(nèi)進(jìn)行的高能磷酸化合物的轉(zhuǎn)運和利用環(huán)節(jié)。 心臟 產(chǎn)生的ATP約70%由脂肪酸有氧氧化產(chǎn)生，30%由葡萄糖有氧氧 化產(chǎn)生，也有非常少量的ATP由乳酸、酮體生成。在饑餓、飽餐、 運動、應(yīng)激等反應(yīng)中，

3、上述代謝底物的組成會發(fā)生相應(yīng)的變化。 研究顯示在心肌缺血、心肌肥厚、心力衰竭以及衰老等病理、生 理情況下， 心肌能量的代謝在各個環(huán)節(jié)均發(fā)生了不同改變以維持 心臟高能磷酸化合物的生成， 而在底物利用環(huán)節(jié)， 最主要的表現(xiàn) 是能量代謝底物組成的比率發(fā)生了變化， 即脂肪酸和葡萄糖氧化 的比率 ?l 生了變化 4 。 衰老是正常的生理變化， 但也是心臟病的獨立危險因素， 尤 其是心功能減退和各種心臟退行性疾病， 發(fā)病率隨著年齡的增加 而明顯增加， 這種相關(guān)性獨立于動脈粥樣硬化和高血壓等心臟疾 病之外 8-12 。而衰老引起的心臟結(jié)構(gòu)和功能改變， 與衰老心臟 的能量代謝紊亂有密切的關(guān)系。 而這種代謝紊亂表

4、現(xiàn)在代謝底物 的改變、線粒體功能減退、高能磷酸化合物合成障礙。本研究也 證實在衰老心臟發(fā)生了底物利用的改變。 有多種脂肪酸 參與心肌細(xì)胞的氧化過程， 其中人類心肌細(xì)胞最常見的是十八烯 酸( oleic acid )，脂肪酸的攝取是一個主動的過程，長鏈脂肪 酸先轉(zhuǎn)化為脂酰輔酶 A,在肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶-1 (CPT-1)作用下 進(jìn)入線粒體進(jìn)行脂肪酸的B氧化，這一過程是脂肪酸氧化的關(guān) 鍵限速步驟， CPT-1 也是脂肪酸氧化的關(guān)鍵酶 4 。因此，檢測 CPT-1 的表達(dá)量可以準(zhǔn)確的反映脂肪酸的氧化利用情況。 葡萄糖幾乎可用于全身的能量合成， 心肌細(xì)胞葡萄糖的攝取 依賴于血液直接攝取， 也可以由細(xì)胞內(nèi)的糖原轉(zhuǎn)化而來。 葡萄糖 的有氧氧化因為高效率、 高彈性在心肌能量供應(yīng)中占有非常重要 的地位。心肌細(xì)胞攝取葡萄糖依靠細(xì)胞膜上的葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白 1 (GLUT-1)和葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4 (GLUT-4)13-16，葡萄糖轉(zhuǎn) 運蛋白是葡萄糖氧化的關(guān)鍵限速酶。 葡萄糖的轉(zhuǎn)運速度依賴于葡 萄糖轉(zhuǎn)運蛋白的表達(dá)量，在心肌缺血、飽餐、運動等生理及病理 情況下， 葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白的表達(dá)量會明顯增加。 本研究選擇心肌 細(xì)胞GLUT-4的表達(dá)量來反映葡萄糖的氧化利用情況。 文獻(xiàn) 17-20 研究顯示，在老齡化的心臟，能量代謝存在著 “胚胎型再演”的現(xiàn)象，整體氧化代謝能力減低，生成的總 ATP 減少。本研究結(jié)果也