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.2019年10月1日；317（4）：H711-H725。
doi:10.1152/ajpheart.00222.2019。 Epub 2019年7月26日。

Nampt功能的增加和丧失都会促进压力超负荷引起的心力衰竭

杰明·拜恩 1, 冈信一 1, Nobushige Imai先生 1, 黄春阳 1, 格瑟姆·拉尔达 1, 裴勇斋 1, 池田佳彦 1, 池田昭平 1, 佐岛纯一 1
附属公司

Nampt功能的获得和丧失都会促进压力过载诱导的心力衰竭

杰明·拜恩等。 美国生理学杂志心脏循环生理学. .

摘要

心脏需要高能量生产，但衰竭心脏的代谢能力下降。烟酰胺磷酸核糖基转移酶（Nampt）是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）合成补救途径中的一种速率限制酶。NAD直接参与各种代谢过程，并可能通过一种NAD依赖性蛋白脱乙酰酶sirtuin 1（Sirt1）间接调节代谢基因的表达。然而，Nampt如何调节衰竭心脏的心脏功能和代谢尚不清楚。这里我们显示，在系统性Nampt杂合敲除（Nampt+/-)小鼠和心肌特异性Nampt过度表达（Tg-Nampt）的小鼠。Nampt的NAD水平下降+/-PO小鼠（野生：377 pmol/mg组织；Nampt+/-：119 pmol/mg组织；P（P）= 0.028). 在培养的心肌细胞中，Nampt敲除降低线粒体NAD含量和ATP生成（相对ATP生成：野生型：1；Nampt击倒：0.56；P（P）=0.0068），表明Nampt下调导致线粒体功能障碍。另一方面，Tg-Nampt小鼠的NAD水平在基线时升高，但在PO期间没有升高，这可能是由于Sirt1增加了NAD的摄入。Sirt1在Tg-Nampt小鼠中的表达增加，与总蛋白乙酰化减少相关。PO-诱导的代谢基因下调在Tg-Nampt小鼠中加剧。在培养的心肌细胞中，Nampt和Sirt1协同抑制线粒体蛋白质和ATP生成，从而促进线粒体功能障碍。此外，Nampt过度表达上调炎症细胞因子，包括TNF-α和单核细胞趋化蛋白-1。因此，内源性Nampt维持衰竭心脏的心脏功能和代谢，而Nampt过度表达在PO期间是有害的，可能是由于Sirt1的过度激活、线粒体功能的抑制和促炎机制的上调。新的和值得注意的烟酰胺磷酸核糖基转移酶（Nampt）是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸合成补救途径中的一种速率限制酶。我们证明，在系统性Nampt杂合基因敲除小鼠和心肌特异性Nampt过度表达小鼠中，压力过载诱导的心力衰竭都会加剧。功能丧失和获得模型均显示蛋白质乙酰化减少、代谢基因抑制和线粒体能量功能障碍。因此，内源性Nampt维持衰竭心脏的心脏功能和代谢，但心脏特异性Nampt过表达是有害的，而不是治疗性的。

关键词：北美地区；Nampt；心力衰竭；代谢；sirtuins。

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提交人未声明任何利益冲突，无论是财务还是其他方面。

数字

图1。
图1。
压力过载（PO）-烟酰胺磷酸核糖转移酶杂合敲除（Nampt+/−)老鼠。烟酰胺磷酸核糖基转移酶+/−小鼠分别接受2周和4周的横主动脉收缩（TAC）。A类：TAC 4周后M型超声心动图的代表性图像(左边)和部分缩短（FS；%；正确的).B类：肺重量（肺宽）/胫骨长度（TL）表示肺充血。C类：左室重量（LVW）/TL表示左室肥厚。D类：用小麦胚芽凝集素染色评估相对细胞大小。E类：末端脱氧核苷酸转移酶dUTP缺口末端标记（TUNEL）阳性心肌细胞（CMs；凋亡细胞）被量化为TUNEL阳性CMs数量/CM核总数（%）。F类：劈开的钙水平-3。阳性对照裂解液由培养的CMs与10 ng/ml TNF-α和100μM环己酰胺孵育1h制备。G公司：TUNEL和肌钙蛋白-T（CM标记物）共染色。G公司,左边：TUNEL信号重叠的代表图像(顶部)且不重叠(底部)肌钙蛋白-T信号。G公司,正确的：条形图显示了CMs和非CMs中TUNEL阳性核的数量。H（H）,左边：使用Picro Sirius Red染色评估间质纤维化。显示了每组的代表性图像。比例尺=100μm。H（H）,正确的：定量分析纤维化区域。我——K（K）：白色脂肪组织（WAT）重量(我)，体重(J型)和血糖水平(K（K）)在Nampt中+/−对照组小鼠（10-12周龄）。所有误差线代表SE*P（P）<0.05，具有统计学意义；NS，不显著
图2。
图2。
压力过载（PO）-转基因烟酰胺磷酸核糖转移酶（Tg-Nampt）小鼠诱发的心力衰竭表型加重。对Tg-Nampt小鼠进行2周和4周的横主动脉收缩（TAC）。A类：TAC 4周后M型超声心动图的代表性图像(左边)以及分数缩短（FS；%；正确的).B类：肺重量（肺宽）/胫骨长度（TL）表示肺充血。C类：左室重量（LVW）/TL表示左室肥厚。D类：用小麦胚芽凝集素染色评估相对细胞大小。E类：末端脱氧核苷酸转移酶dUTP缺口末端标记（TUNEL）阳性心肌细胞（CMs；凋亡细胞）被量化为TUNEL阳性CMs数量/CM核总数（%）。F类：劈开的钙水平-3。G公司：TUNEL和肌钙蛋白-T（CM标记物）共染色。显示了CM和非CM中TUNEL阳性核的数量。H（H）,左边：使用Picro Sirius Red染色评估间质纤维化。显示了每组的代表性图像。比例尺=100μm。H（H）,正确的：定量分析纤维化区域。所有误差线代表SE*P（P）<0.05，具有统计学意义；NS，不显著。
图3。
图3。
烟酰胺磷酸核糖基转移酶（Nampt）维持心脏中烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）的含量。烟酰胺磷酸核糖基转移酶+/−小鼠接受4周的横主动脉收缩（TAC）。A类和B类：Nampt mRNA的表达(A类)和蛋白质(B类)在Nampt中+/−老鼠。C类：Nampt中的NAD水平+/−小鼠处于压力过载（PO）条件下。LVW，左心室重量。D类：Nampt中的NADH水平+/−PO条件下的小鼠。E类：NAD和NADH在Nampt的总量+/−老鼠。F类：这些小鼠的NAD/NADH比率。所有误差线代表SE*P（P）<0.05，具有统计学意义。
图4。
图4。
心脏特异性烟酰胺磷酸核糖基转移酶（Nampt）过表达促进压力超负荷（PO）期间烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）的消耗。转基因（Tg）-Nampt小鼠接受4周的横主动脉收缩（TAC）。A类和B类：Nampt mRNA的表达(A类)和蛋白质(B类)在Tg-Nampt小鼠中。C类：PO条件下Tg-Nampt小鼠的NAD水平。LVW，左心室重量。D类：在PO条件下Tg-Nampt小鼠的NADH水平。E类：Tg-Nampt小鼠中NAD和NADH的总量。F类：这些小鼠的NAD/NADH比率。C类和E类：假手术和TAC条件之间的差异用数字表示。所有误差线代表SE*P（P）<0.05，具有统计学意义；NS，不显著。
图5。
图5。
烟酰胺磷酸核糖基转移酶（Nampt）功能的丧失降低了烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）含量和线粒体ATP的生成。A类和B类：用shNampt腺病毒击倒Nampt可降低全细胞提取物中的NAD含量(A类)和线粒体部分(B类).C类：Nampt敲除减少线粒体ATP生成。D类：Nampt敲除心肌细胞的耗氧率（OCR）。所有误差线代表SE*P（P）<0.05，具有统计学意义。
图6。
图6。
烟酰胺磷酸核糖基转移酶（Nampt）下调促进了压力过载（PO）诱导的代谢基因下调。烟酰胺磷酸核糖基转移酶+/−小鼠接受4周的横主动脉收缩（TAC）。A类和B类：蛋白质中指示的sirtuins（Sirt）的表达(A类)和mRNA(B类)对水平进行了检查。C类：使用抗乙酰赖氨酸抗体检测蛋白质乙酰化。D类——F类：参与克雷布斯循环的代谢基因的mRNA水平(D类)，脂肪酸代谢(E类)和线粒体电子传递链(F类)进行了检查。G公司：在Nampt中检测了指示线粒体蛋白质的丰度+/−TAC 4周后的小鼠。所有误差条表示SE*P（P）<0.05，具有统计学意义。
图7。
图7。
心脏特异性烟酰胺磷酸核糖转移酶（Nampt）过度表达促进压力过载（PO）诱导的代谢基因下调。转基因（Tg）-Nampt小鼠接受4周的横主动脉收缩（TAC）。A类和B类：指示的sirtuins在蛋白质上的表达(A类)和mRNA(B类)对水平进行了检查。C： 使用抗乙酰赖氨酸抗体检测蛋白质乙酰化。D类——F类：参与克雷布斯循环的代谢基因的mRNA水平(D类)，脂肪酸代谢(E类)和线粒体电子传递链(F类)进行了检查。G公司：检测了指示蛋白质的丰度。所有误差线代表SE*P（P）<0.05，具有统计学意义。
图8。
图8。
烟酰胺磷酸核糖基转移酶（Nampt）和sirtuin 1（Sirt1）的共表达负调控线粒体蛋白的表达和功能。A类：烟酰胺的存在促进了培养心肌细胞中Nampt诱导的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）的产生。用Nampt腺病毒载体转导1天后，用指定剂量的烟酰胺处理细胞16小时。测量NAD含量。B类：尽管细胞外Nampt[Nampt（e）]增加，但Nampt的过度表达不会在培养的心肌细胞中诱导IKK磷酸化。Nampt腺病毒转染新生儿心肌细胞后，无论是否与烟酰胺（10 mM）孵育，Nampt均过度表达。培养基也进行了Western blot分析，以检查Nampt（e）的水平。用100μM H处理的细胞裂解液2O（运行）230分钟作为IKK磷酸化的阳性对照。C类：Nampt的过度表达不会上调培养心肌细胞中的Sirt1或Sirt5。D类——F类：Nampt和Sirt1协同抑制指示的线粒体蛋白质(D类)线粒体耗氧量（OCR）；E类)和ATP生产(F类). 所有误差线代表SE。G公司：Sirt1过表达抑制Nampt诱导的NAD增加。H（H）：工作模型。Nampt在线粒体ATP生成中起着关键作用，可能通过NAD生成。Sirtuins抑制Nampt诱导的NAD增加，并抑制与能量生成有关的基因*P（P）<0.05，具有统计学意义。
图9。
图9。
转基因烟酰胺磷酸核糖转移酶（Tg-Nampt）小鼠的促炎标志。烟酰胺磷酸核糖基转移酶+/−和Tg-Nampt小鼠接受4周的横主动脉收缩（TAC）。A类：Nampt中TNF-α和单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）的mRNA水平+/−老鼠。B类：Nampt富含全长和劈开的gasdermin D+/−老鼠。C类：Tg-Nampt小鼠TNF-α和MCP-1的mRNA水平。MCP-1：家庭错误率 = 0.08.D类：Tg-Nampt小鼠中全长和裂解的肠系膜蛋白D的丰度。E类：Tg-Nampt小鼠中IKK和JNK的磷酸化水平。每个通道对应一个单独的鼠标。F类：心脏切片用抗Ly.6-B2、中性粒细胞标记物（绿色）和DAPI（蓝色）染色。白色方框表示Ly.6-B2阳性细胞（中性粒细胞）。F类,左边：代表性免疫染色图像。比例尺=100μm。F类,正确的：这些小鼠中Ly.6-B2阳性细胞的定量。所有误差线代表SE*P（P）<0.05，具有统计学意义。
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