公共科学图书馆一号。2017; 12（1）：e0170307。
低细胞色素氧化酶1与小鼠和猪的线粒体功能障碍和动脉粥样硬化相关
,1中，* ,2 ,1 ,1 ,1和2
保罗·霍尔沃特
1比利时鲁汶大学动脉粥样硬化和代谢科心血管科学系
本杰明·杰拉尔特
1比利时鲁汶大学动脉粥样硬化和代谢科心血管科学系
Dieuwke De Keyzer公司
1比利时鲁汶大学动脉粥样硬化和代谢科心血管科学系
马尔滕·赫尔曼斯
1比利时鲁汶大学动脉粥样硬化和代谢科心血管科学系
埃琳娜·艾卡瓦，编辑器
1比利时鲁汶大学动脉粥样硬化和代谢科心血管科学系
2比利时鲁汶临床心脏病学系
美国哈佛医学院百翰女子医院
竞争利益：提交人声明，不存在相互竞争的利益。
2016年6月22日收到；2017年1月3日接受。
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摘要
背景
细胞色素氧化酶IV复合物调节线粒体的能量生产。因此，我们测定了小鼠和猪的COX基因与动脉粥样硬化的关系。
方法和结果
首先，我们比较了年龄匹配（24周）的C57BL/6J对照组（n=10）、低密度脂蛋白受体缺乏组（n=8）、瘦素缺乏组（n=10）和双敲除组（缺乏低密度脂素受体和瘦素）小鼠（n=12）主动脉弓的动脉粥样硬化。低主动脉线粒体编码细胞色素氧化酶1在肥胖的糖尿病双基因敲除小鼠中，斑块面积更大，M1巨噬细胞和氧化低密度脂蛋白的倾向更高。热量限制增加线粒体编码细胞色素氧化酶1减少斑块面积和氧化低密度脂蛋白。这与抗氧化低密度脂蛋白抗体的滴度降低有关，后者是全身氧化应激的代用品。的下限线粒体编码细胞色素氧化酶1与过氧化物酶体增殖激活受体α、δ和γ以及过氧化物酶体增殖激活受体γ、共激活剂1α的低表达有关，反映线粒体功能障碍。热量限制增加了它们。调查是否有糖尿病/肥胖需求线粒体编码细胞色素氧化酶1为了降低调节，我们研究了高胆固醇血症猪（n=37）LAD中的动脉粥样硬化。研究结束时，根据Stary（Stary I:n=12；Stary II:n=13；Stary III：n=12），根据LAD斑块复杂性的增加将猪分为三组。低线粒体编码细胞色素氧化酶1在分离的斑块中，巨噬细胞与更复杂的冠状动脉斑块和氧化低密度脂蛋白相关。细胞核编码细胞色素氧化酶第4页和细胞色素氧化酶10与斑块复杂性和氧化应激无关。在老鼠和猪身上，MT-COI公司与胰岛素抵抗呈负相关。
结论
低MT-COI公司与线粒体功能障碍、氧化应激、动脉粥样硬化和斑块复杂性有关。
介绍
有人提出，线粒体减少导致线粒体氧化应激有助于与年龄相关的代谢和心血管疾病的发展[1]. 细胞色素损伤c（c）氧化酶（COX）或复合物IV导致活性氧中间体促进氧化应激[2]. 这种双基因组复合物由线粒体和核DNA编码的亚基组成。这些亚基的协同表达为细胞提供了线粒体中酶含量的不同调节模式。哺乳动物复合体IV的13个亚基中，线粒体基因组编码亚基1、2和3，它们构成酶的催化核心[三].MT-COI公司是多顺反子线粒体DNA中的第一个基因，也是小鼠中的一个错义突变二氧化碳当量与COX活性丧失有关[4]尽管复合物IV组装正常，细胞线粒体氧化应激增加在体外[5].
最近，细胞色素氧化酶IV的低表达被发现与肥胖和糖尿病患者的线粒体功能障碍有关[6–8]. 我们发现患者单核细胞和脂肪组织以及双基因敲除小鼠脂肪组织中的低COX4I1和低COX10与肥胖和2型糖尿病相关[9]. 然而，单核细胞和单核细胞衍生的外泌体中COX4I1和COX10的低水平与未来心血管事件的风险无关。相反，低MT-COI公司预测未来事件，甚至调整已确定的心血管危险因素和炎症标记物[10]. 这种关联是独立于肥胖的。
目的：我们转向临床前模型，以更好地了解COX基因如何与肥胖小鼠和非肥胖猪的动脉粥样硬化负荷和斑块特征相关。在猪身上，我们测量了其在分离的巨噬细胞中的表达。我们观察到MT-COI公司与较高的动脉粥样硬化斑块负荷和氧化应激以及M1巨噬细胞有关。它还与过氧化物酶体增殖激活受体（PPAR）和反映线粒体功能障碍的过氧化物酶增殖激活受体γ、辅激活物1α（PGC-1α）的减少有关[11–14].
动物实验
动物实验符合美国国立卫生研究院出版的《实验动物护理和使用指南》（NIH出版物第85-23号，1996年修订）。它们得到了鲁汶大学动物护理和研究机构咨询委员会的批准（许可证编号：P087）。
纯合低密度脂蛋白受体敲除小鼠（LDLR−/−)杂合ob/+和C57BL6小鼠购自Jackson实验室（缅因州Bar Harbor）。低密度脂蛋白受体−/−将小鼠回交到C57BL6背景中至第十代，具有98.4%的C57BL背景。为了在低密度脂蛋白缺乏的背景下获得瘦素缺乏症（ob/ob）−/−和ob/+小鼠进行杂交，并且该交配的F1后代（LDLR−/+;然后将ob/+）杂交获得具有零、一个或两个正常LDLR等位基因且瘦素缺乏（LDLR）的小鼠−/−;对象/对象，LDLR+/−;ob/ob和LDLR+/+;ob/ob）以及控制LDLR−/−，低密度脂蛋白+/−和野生型小鼠。我们指的是LDLR−/−;ob/ob作为双敲除小鼠或DKO小鼠。如前所述，通过聚合酶链反应（PCR）技术对所有后代进行基因分型[15,16]. 在第一次小鼠研究中，我们比较了年龄匹配（24周）的C57BL/6J对照小鼠（n=10）和LDLR-/-，n=8），ob/ob（n=10）和DKO小鼠（n=12）。在第二项研究中，对照DKO小鼠与热量限制小鼠进行了比较（n=10）。在12至24周龄的12周内，后一组小鼠的食物摄入量限制为2.5 g/d，而对照组DKO小鼠的摄入量约为5.7 g/d。隔夜禁食后，通过刺穿腔静脉对血浆进行分析，并对动脉粥样硬化进行评估，详见附录。通过一次性腹腔注射60 mg/kg戊巴比妥对小鼠实施安乐死（美国伊利诺伊州北芝加哥的雅培实验室）[17]. 详细信息见S1文件.
如前所述，小型猪（法国Cleons的Charles River Laboratories）在KU Leuven饲养[18,19]. 对37头猪（n=37）喂食含4%胆固醇、14%牛油和2%猪胆的致动脉粥样硬化饮食，从平均18周龄开始，每天喂食1公斤，17只持续12周，8只持续24周，10只持续36周。对血浆进行分析，并对动脉粥样硬化进行评估，详见附录。通过注射过量异丙酚和饱和氯化钾对猪实施安乐死[20]. 详细信息见S1文件.
RNA分离和定量实时PCR分析
总计核糖核酸从主动脉或通过激光捕获分离的巨噬细胞中提取，并生成第一链cDNA。如前所述使用Fast SYBRGreen主混合物进行qPCR[9,21]. 详细信息见S1文件.
西方免疫印迹法
将整个小鼠胸主动脉均质化。测定蛋白质浓度。蛋白质（16.3μg/孔）按标准用SDS-PAGE分离TM（TM）垂直电泳池（Bio-Rad，1656001）。根据标准进行吸液TM（TM）使用厚印迹纸（Bio-Rad，170–4085）和Immobilon FL转移膜（Millipore，IPFL00010）进行印迹。膜与主要抗体孵育：兔抗Mt-co1（Abcam，ab203912；根据Abcam显示57kDa而非30kDa蛋白）和兔抗β-actin（Cell Signaling，4970L；显示45kDa蛋白质）。使用Odyssey CLx成像系统对信号进行可视化，并使用Image studio 5.0版进行分析。
统计分析
两组患者采用非配对Mann-Whitney检验进行比较。使用双尾Kruskal-Wallis非参数方差分析对两组以上的组进行比较，然后对所有组进行Dunn比较（GraphPad Prism 6）。小于0.05的P值被视为具有统计学意义。
结果
小鼠动脉粥样硬化与主动脉基因表达
与C57BL/6J对照小鼠、双敲除（DKO）小鼠相比，DKO小鼠的脂联素水平最低，尽管它们的体重与ob/ob小鼠没有差异。DKO小鼠HOMA-IR、胆固醇和甘油三酯水平最高(). 他们的主动脉弓也有最大的动脉粥样硬化病变，主要是因为病变区域中含有氧化低密度脂蛋白的百分比较高。
表1
瘦鼠和肥胖鼠的血液变量、动脉粥样硬化和主动脉基因表达。
| C57BL/6J型 | 低密度脂蛋白受体-/- | 对象/对象 | 丹麦克朗 | 方差分析 |
|---|
| N=10 | N=8 | N=10 | N=12 | |
|---|
| A.体重和血液变量 |
| 性别（男性，n） | 5 | 4 | 5 | 6 | |
| 重量（g） | 27±4.4 | 26±5.0 | 68±3.5***/††† | 63±3.3**/† | P<0.001 |
| ADN（μg/mL） | 5.5±1.9 | 4.0±1.0 | 4.7±0.9 | 2.8±1.7**/† | P<0.01 |
| 葡萄糖（mg/dL） | 76±12 | 77±6.8 | 117±24**/†† | 136±45***/††† | P<0.001 |
| IPGTT公司一 | 35±1.5 | 49±7.3 | 56±12** | 84±25***/† | P<0.001 |
| 胰岛素（mU/L） | 72±15 | 51±17 | 94±60 | 181±76**/†††/† | P<0.001 |
| HOMA-IR公司 | 1.4±0.35 | 0.96±0.31 | 2.7±1.6 | 6.6±4.1**/††† | P<0.001 |
| 总C（mg/dL） | 54±13 | 155±44** | 63±22 | 467±89***/‡‡‡ | P<0.001 |
| 甘油三酯（mg/dL） | 43±16 | 45±20 | 28±4.9 | 196±45**/††/‡‡‡ | P<0.001 |
| B.动脉粥样硬化 |
| 牙菌斑体积b条 | ND（无损检测） | 19±15 | ND（无损检测） | 87±22††† | - - |
| MQ（%） | ND（无损检测） | 21±11 | ND（无损检测） | 28±11 | - - |
| 氧化低密度脂蛋白（%） | ND（无损检测） | 5.0±3.0 | ND（无损检测） | 12±5.0†† | - - |
| SMC（%） | ND（无损检测） | 5.0±5.2 | ND（无损检测） | 8.2±6.2 | - - |
| C.主动脉中的基因表达 |
| 二氧化碳当量 | 1.05±0.36 | 2.63±1.23 | 1.07±0.25†† | 0.54±0.18*/†††/‡‡ | P<0.001 |
| Tfam公司 | 1.02±0.21 | 1.04±0.45 | 0.88±0.26 | 0.63±0.13* | P<0.001 |
| Cox4i1公司 | 1.06±0.35 | 0.91±0.47 | 0.47±0.04***/† | 0.64±0.16* | P<0.001 |
| Cox10公司 | 1.06±0.36 | 1.13±0.55 | 0.70±0.15* | 0.82±0.18 | P<0.01 |
| Mcp1基因-至-206加元比率 | ND（无损检测） | 1.00±0.24 | ND（无损检测） | 3.86±1.16††† | - - |
显示了LDLR主动脉弓动脉粥样硬化斑块的代表性截面-/-和DKO小鼠。尽管LDLR病变中巨噬细胞的百分比-/-和DKO小鼠相似，DKO小鼠皮损中的巨噬细胞更常见于M1型，Mcp1-Cd206比率最高-/-老鼠(). 主动脉二氧化碳当量和Tfam公司DKO小鼠表达最低；LDLR最高-/-老鼠(). LDLR主动脉提取物中的Mt-co1-to-β-actin蛋白比率较高-/-小鼠比DKO小鼠(). 氧化低密度脂蛋白与巨噬细胞的比值在DKO为0.49±0.28，在LDL-R为0.18±0.04（p<0.01）-/-老鼠。主动脉Cox4i1公司DKO小鼠的表达低于C57BL/6J对照小鼠，但与LDLR相似-/-和ob/ob小鼠。Cox10公司ob/ob小鼠的表达最低，但在DKO小鼠中的表达并不低于其他菌株(). 的表达式Pgc-1αLDL受体小鼠主动脉提取物为2.67±1.65，DKO小鼠提取物为0.43±0.19，归一化为C57BL/6J对照小鼠提取物。的表达式PparαLDL受体小鼠为5.12±0.14，DKO小鼠为0.40±0.17。的表达式Pparγ分别为2.23±0.70和0.50±0.13。的表达式Pparδ分别为2.01±0.94和0.66±0.082().
低密度脂蛋白受体动脉粥样硬化-/-以及安慰剂DKO和热量限制的DKO小鼠。A、 B和C：动脉粥样硬化斑块的代表性切片显示巨噬细胞被抗MAC-3抗体染色。D、 E和F：显示动脉粥样硬化斑块的代表性切片，其中氧化低密度脂蛋白用单抗4E6染色。LDLR中的斑块-/-在A和D中显示小鼠，在B和E中显示安慰剂DKO小鼠，在C和F中显示热量限制的DKO小鼠。
Western blot显示LDLR主动脉典型提取物中的Mt-co1和β-actin蛋白-/-和安慰剂DKO。LDLR患者的Mt-co1-to-β-actin比率较高-/-与安慰剂DKO小鼠相比**与LDLR相比p<0.01-/-老鼠。
低密度脂蛋白受体缺陷型和安慰剂型DKO和热量限制型DKO小鼠主动脉提取物中Pgc-1α和PPARs的表达。散点图显示了Pgc-1α,Pparα,Pparγ和PparδLDL受体（n=8）、安慰剂DKO（n=12）和热量受限的DKO小鼠（n=10）。基因表达数据是与10只C57BL/6J小鼠主动脉提取物中表达的比率**与安慰剂DKO小鼠相比，p<0.01和***p<0.001。
然后我们研究了限制热量摄入对小鼠的影响。在基线（12周），对照和热量限制的DKO小鼠的特征是相同的，但热量限制导致24周时体重减轻。它还降低胰岛素水平、HOMA-IR、胆固醇和甘油三酯，同时升高脂联素().显示了安慰剂和热量限制型DKO小鼠主动脉弓中动脉粥样硬化斑块的代表性部分。在热量限制下，我们还发现斑块体积和氧化低密度脂蛋白百分比减少(). 尽管巨噬细胞的百分比并不低，但M1与M2的比率从3.86±1.16降至0.74±0.15（p＜0.001）。此外，氧化低密度脂蛋白与巨噬细胞的比率从0.49±0.28降至0.14±0.06（p<0.001）。后者类似于LDLR中的斑块-/-老鼠。热量限制进一步增加二氧化碳当量和Tfam公司核糖核酸表达在主动脉中(). 这与血浆氧化应激降低有关，表现为抗氧化低密度脂蛋白抗体滴度降低(). 热量限制增加了Pgc-1α在DKO小鼠主动脉提取物中，浓度为0.43±0.19至1.33±0.48。热量限制增加Pparα从0.40±0.17到2.16±0.91，Pparγ从0.50±0.13到1.41±0.28，以及Pparδ从0.66±0.082到1.37±0.23().
安慰剂DKO和限制热量的DKO小鼠的动脉粥样硬化和基因表达。散点图显示斑块体积、氧化低密度脂蛋白斑块面积百分比、巨噬细胞斑块面积百分比，二氧化碳当量和Tfam公司RNA表达和抗氧化低密度脂蛋白抗体滴度，作为安慰剂（n=12）和热量限制（n=10）DKO小鼠血浆氧化应激的代用品。基因表达数据是与10只C57BL/6J小鼠主动脉提取物中表达的比率**与安慰剂DKO小鼠相比，p<0.01和***p<0.001。
表2
热量限制对DKO小鼠的影响。
| 安慰剂 | 热量限制 |
|---|
| N=12 | N=10 |
|---|
| 性别（男性，n） | 6 | 5 |
| 重量（g） | 63±3.3 | 35±5.0*** |
| ADN（μg/mL） | 2.8±1.7 | 5.8±1.3** |
| 葡萄糖（mg/dL） | 136±45 | 158±60 |
| IPGTT公司一 | 84±25 | 84±26 |
| 胰岛素（mU/L） | 181±76 | 101±51* |
| HOMA-IR公司 | 6.6±4.1 | 3.1±1.9* |
| 总C（mg/dL） | 467±89 | 393±66* |
| 甘油三酯（mg/dL） | 196±45 | 103±45*** |
| 滴定Abs OxLDL | 9.34±1.66 | 6.40±0.77*** |
| B.动脉粥样硬化 | | |
| 牙菌斑体积b条 | 87±22 | 31±10*** |
| MQ（%） | 28±11 | 22±5.0 |
| 氧化低密度脂蛋白（%） | 12±5.0 | 3.9±0.77*** |
| SMC（%） | 8.2±6.2 | 8.9±2.1 |
二氧化碳当量（右秒= -0.44; p<0.01）和Tfam公司（右秒= -0.54; p<0.001）的表达与氧化低密度脂蛋白抗体的滴度呈负相关。二氧化碳当量（右秒= -0.63; p<0.001）和Tfam公司（右秒= -0.39; p<0.05）表达与Ccl2公司(Mcp1基因).二氧化碳当量但不是Tfam公司表达与斑块氧化低密度脂蛋白呈负相关（R秒= -0.49; p<0.05）。二氧化碳当量表达与HOMA-IR呈负相关，与斑块氧化的LDL呈正相关（R秒= 0.69; p<0.01）。二氧化碳当量（右秒= -0.67; p<0.001）和Tfam公司（右秒= -0.57; p＜0.001）表达与甘油三酯水平呈负相关，甘油三酯水平与斑块氧化的LDL呈正相关（R秒= 0.53; p=0.01）。二氧化碳当量与相关Tfam公司表达式（R秒= 0.61; p<0.001）。
最后，热量限制增加Cox10公司（1.66±0.39对0.81±0.17；p<0.001），但不是Cox4i1公司（0.87±0.44对0.64±0.16）。
小型猪动脉粥样硬化与巨噬细胞基因表达
然后我们调查了MT-COI公司与斑块复杂性相关的巨噬细胞减少。因此，我们研究了高脂饮食喂养小型猪的冠状动脉粥样硬化，并测量了通过激光捕获分离的冠状动脉斑块巨噬细胞的基因表达。根据冠脉粥样斑块的特征，采用Stary分类法将饮食猪分为3组。结果表明，3组营养猪的年龄、性别、体重、血浆瘦素、脂联素、葡萄糖、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白-胆固醇和hs-CRP相似。然而，患有Stary III病变的猪具有较高的HOMA-IR和较高的血浆氧化低密度脂蛋白水平。显示Stary I、Stary II和Stary III病变的代表性切片，其中氧化低密度脂蛋白用单克隆抗体-4E6染色。研究还表明，患有Stary I、Stary II或Stary III冠状动脉斑块的猪的冠状动脉斑块面积没有差异。然而，Stary III斑块含有更多的M1巨噬细胞、氧化低密度脂蛋白和较少的胶原蛋白，表明斑块更不稳定。有趣的是MT-CO1型和TFAM公司Stary III冠状动脉斑块中分离的巨噬细胞最低(). 这也与较高的血浆氧化低密度脂蛋白水平有关。MT-COI公司（R）秒= -0.46; P<0.05）和TFAM公司（右秒= -0.53; P<0.01）与斑块氧化低密度脂蛋白呈负相关。MT-COI公司（右秒=-0.70；P<0.001）和TFAM公司（右秒=-0.56；P<0.01）与HOMA-IR呈负相关。MT-COI公司（右秒= 0.72; P<0.001）与TFAM公司.
高脂饮食小型猪冠状动脉中的动脉粥样硬化斑块和冠状动脉斑块巨噬细胞中的基因表达。A-C：显示猪冠状动脉中Stary I（A）、Stary II（B）和Stary III（C）动脉粥样硬化斑块的代表性截面。氧化低密度脂蛋白用单抗4E6染色。D-I：散点图，显示冠状动脉斑块面积（D）、M1巨噬细胞斑块面积百分比（E）、氧化低密度脂蛋白（F）斑块面积百分比、胶原斑块面积百分比MT-COI公司（H） 和TFAM公司（一） Stary I（n=5）、Stary II（n=8）和Stary III（n=10）小型猪冠状动脉巨噬细胞的表达。基因表达数据是与16只无动脉粥样硬化的对照猪冠状动脉组织提取物中表达的比率*与Stary I相比，P<0.05，***P<0.001；†P<0.05，††与Stary II相比，P<0.01。
表3
根据冠状动脉粥样硬化阶段的饮食猪特征。
| Stary一号 | Stary II系列 | Stary III系列 | 方差分析 |
|---|
| N=12个 | N=13 | N=12 | |
|---|
| A.特点 | | |
| 开始时的年龄（周） | 20±8 | 18±7 | 20±10 | NS公司 |
| 结束时年龄（周） | 38±18 | 38±6 | 35±6 | NS公司 |
| 性别（n男） | 6 | 4 | 6 | NS公司 |
| 起始重量（kg） | 23±6 | 22±6 | 24±8 | NS公司 |
| 末端重量（kg） | 63±42 | 60±30 | 54±24 | NS公司 |
| 瘦素（ng/mL） | 12±5.1 | 12±13 | 8.2±5.6 | NS公司 |
| ADN（μg/mL） | 10±4.4 | 10±4.5 | 10±5.2 | NS公司 |
| 葡萄糖（mg/dL） | 112±51 | 127±47 | 129±55 | NS公司 |
| 胰岛素（μg/L） | 0.10±0.07 | 0.10±0.04 | 0.22±0.09*/† | <0.05 |
| HOMA-IR公司 | 0.31±0.25 | 0.34±0.16 | 0.77±0.43† | <0.05 |
| 甘油三酯（mg/dL） | 116±106 | 95±71 | 83±59 | NS公司 |
| 低密度脂蛋白胆固醇（mg/dL） | 307±216 | 421±213 | 425±165 | NS公司 |
| 高密度脂蛋白胆固醇（mg/dL） | 166±120 | 114±82 | 102±70 | NS公司 |
| Hs-CRP（mg/L） | 2.3±2.2 | 1.1±0.7 | 1.4±0.9 | NS公司 |
| 氧化低密度脂蛋白（mg/dL） | 0.79±0.35 | 1.1±0.4 | 1.4±0.4* | <0.05 |
的表达式COX4I1型Stary III分离的巨噬细胞低于Stary I和Stary II斑块分离的巨噬细胞（0.88±0.15 vs.1.07±0.21和1.45±0.40；p<0.01）。然而，COX4I1型与斑块氧化低密度脂蛋白无关。的表达式COX10型巨噬细胞中的斑块类型没有差异（Stary I为1.63±0.34，Stary II为1.39±0.20，Stary III为1.12±0.28）。
讨论
低MT-COI与动脉粥样硬化
在这项研究中，我们验证了受损MT-COI公司在2种临床前动脉粥样硬化模型中表达。在肥胖、糖尿病小鼠中，主动脉粥样硬化病变的大小与Mt-co1型表达水平，可通过饮食干预进行调节。此外，在高喂食量猪中，低MT-COI公司巨噬细胞与冠状动脉斑块的复杂性有关。总之，我们的数据与巨噬细胞线粒体氧化应激促进动脉粥样硬化的最新观察结果一致[22]还有那个MT-COI公司在这个过程中可能起到分子开关的作用。事实上，这项研究的新发现如此之低二氧化碳当量表达与动脉粥样硬化斑块中M1巨噬细胞的高倾向性以及斑块和血浆中较高的氧化应激有关。然而，我们的小鼠研究不允许得出低MT-COI公司依赖于肥胖和/或糖尿病，我们对小型猪的研究表明MT-COI公司与斑块复杂性相关，不依赖于体重，但依赖于胰岛素抵抗（HOMA-IR）。我们之前表明，细胞核的减少编码COX4I1型和COX10型依赖肥胖、胰岛素抵抗和糖尿病[22]. 然而，在我们目前的研究中，它们与斑块复杂性和氧化应激无关。
以前，研究表明，复合物IV酶的活性取决于线粒体生物发生相关基因的表达[23]COX IV复合物的诱导是单核细胞对缺氧条件适应性抗氧化应激反应的一部分[24]. 例如，发现“小LDL”与外周血单个核细胞中COX IV复合物受损、高氧化应激和胆固醇流出能力受损有关在体外[25]. 此外，有人假设线粒体功能受损可能会将氧化应激与适应性降低联系起来，从而导致心血管疾病的发病率升高[26]. 然而，该复合物中单个基因与动脉粥样硬化和心血管疾病的关系尚未研究。因此，我们在两种不同的临床前模型中研究了这种关系。
首先，我们比较了肥胖糖尿病小鼠[15]. 有趣的是二氧化碳当量与瘦老鼠相比，肥胖老鼠的体重减少了。二氧化碳当量表达与HOMA-IR和甘油三酯水平呈负相关，并且与我们之前将代谢综合征因素与高氧化应激联系起来的人类数据一致[27]. 最后，我们观察到热量限制、体重减轻、HOMA-IR和甘油三酯增加二氧化碳当量斑块和血浆中的表达和氧化应激降低进一步支持了MT-COI作为代谢功能障碍的分子介质。我们观察到MT-COI公司与动脉粥样硬化斑块负荷增加和氧化应激有关，与反映线粒体功能障碍的Pgc-1α/Ppar途径减少有关[11–14].
小鼠模型的一个局限性是冠状动脉斑块巨噬细胞不易分离。因此，我们测量了MT-COI公司在高喂食性猪冠状动脉粥样硬化斑块中分离出的巨噬细胞中，这些巨噬细胞处于外繁殖状态，形成的斑块在大小、组成和复杂程度上差异更大。根据斑块的复杂性，我们使用Stary分类将猪分为三组。三组猪的生理特性非常相似。Stary III组的猪只有例外，HOMA-IR较高，血浆氧化低密度脂蛋白水平较高。尽管如此，Stary III组的MT-COI公司和TFAM公司冠状动脉斑块中的表达与更大的斑块大小和更高的血浆氧化低密度脂蛋白相关。因此，我们在小鼠和猪身上的研究支持了低MT-COI公司确实与动脉粥样硬化斑块大小和复杂性相关的较高氧化应激有关。
COX IV复合物的其他重要调节因子包括核编码基因COX4I1和COX10。后者是COX生物生成所必需的[28]. 反过来，COX4I1被认为是COX最重要的调节亚单位[29,30]因为它是酶的间接产物ATP对酶的变构反馈抑制所必需的。有趣的是，Cox4i1公司在DKO小鼠的主动脉中也很低，但热量限制并没有增加Cox4i1。它也与小鼠巨噬细胞和骨髓源性巨噬细胞的氧化应激和M1表型转换无关。的表达式COX4I1型在高胆固醇血症猪的LAD中，从Stary III分离的巨噬细胞也低于从Stary I和Stary II斑块分离的巨噬细胞。然而，COX4I1型与斑块氧化低密度脂蛋白无关。的表达式COX10型巨噬细胞内斑块类型不同无差异。
由于缺乏MT-COI基因敲除，我们无法研究低MT-COI和动脉粥样硬化之间的因果关系。但考虑到MT-COI公司具有多种疾病和病理特征的缺陷，包括人类MELAS样综合征（线粒体脑肌病、乳酸酸中毒和中风样发作）、运动神经元病、肌红蛋白尿和铁粒细胞性贫血[31].
的规定MT-COI公司表达
我们在临床前模型中的数据与TFAM公司在法规中MT-COI公司多条证据表明，mtDNA复制和维护需要TFAM[32]. 缺血/再灌注损伤降低了线粒体转录关键激活物Tfam的蛋白水平。[33]此外，Tfam公司损伤大鼠颈动脉内膜VSMC上调Tfam公司球囊损伤后内膜增厚减弱[34]. 单倍群TFAM公司基因变异，与低TFAM公司与早发性心肌梗死有关[35]. 在我们的临床前模型中，我们观察到MT-COI公司和TFAM公司.
结论
总之，我们发现低表达MT-COI公司与小鼠和猪的高氧化应激和斑块负荷增加有关。
致谢
我们感谢Roxane Menten提供的出色技术支持。
资金筹措表
这项工作由鲁汶大学的Bijzonder Onderzoeksfonds（PF/10/014；卓越中心）、跨学科Ontwikelingsfonds-Kennisplatform（卓越中心KP/12/009）和Fonds voor Wetenschappelijk Onderzok-Vlaanderen（G0846.11和血管生物学网络）资助。M.H.是Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen的博士后研究员。资助者在研究设计、数据收集和分析、决定出版或编写手稿方面没有任何作用。
数据可用性
所有相关数据都在论文及其支持信息文件中。
工具书类
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