氫氣改善高同型半胱氨酸血癥的機(jī)制研究

文章來源：admin發(fā)布日期：2024-05-22 09:38瀏覽次數(shù)：

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氫氣改善高同型半胱氨酸血癥的機(jī)制研究

高同型半胱氨酸血癥(Homocysteinemia,HHcy)是由同型半胱氨酸(Homocysteine,Hcy)在體內(nèi)的異常積累所導(dǎo)致的一種病理狀態(tài),會(huì)造成多種組織和器官損傷。HHcy與諸多疾病發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),被視為心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、脂肪肝的獨(dú)立危險(xiǎn)因素,我國(guó)HHcy的發(fā)病率較高,以血漿Hcy>10μmol為基線,發(fā)病率約為45%,高血壓患者中更有約80%伴發(fā)HHcy,嚴(yán)重威脅人民健康。針對(duì)HHcy的干預(yù)措施,目前臨床上建議使用維生素進(jìn)行聯(lián)合治療,但該干預(yù)方式的治療效果及預(yù)后改善仍存在一定爭(zhēng)議,亟需探索出一種更為有效的干預(yù)措施。近些年,氫氣在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究受到了廣大研究者重視。多種動(dòng)物病理模型證實(shí),氫氣療效顯著且無明顯不良反應(yīng),能夠保護(hù)心血管,改善肝臟損傷,在臨床上對(duì)許多疾病的治療具有很大的應(yīng)用前景。但目前氫氣對(duì)HHcy的干預(yù)效果尚未有報(bào)道,對(duì)體內(nèi)Hcy代謝途徑的調(diào)控作用亦未被闡明。故本研究擬探究氫氣干預(yù)對(duì)HHcy的改善作用及機(jī)制。該實(shí)驗(yàn)采用2%蛋氨酸飲食建立HHcy大鼠模型。檢測(cè)發(fā)現(xiàn),高蛋氨酸飲食(HMD)會(huì)造成大鼠血漿t Hcy濃度顯著升高,給予氫氣干預(yù)可明顯改善HHcy。飼養(yǎng)期間監(jiān)測(cè)大鼠體質(zhì)量、攝食、肝重等基本指標(biāo),結(jié)果表明,模型組大鼠體質(zhì)量明顯下降,并且肝指數(shù)明顯增大,而給予氫氣干預(yù)后肝指數(shù)明顯恢復(fù)?？紤]到模型組大鼠肝臟體積較普食組異常增大,我們檢測(cè)了HMD大鼠及氫氣干預(yù)后大鼠血漿谷草轉(zhuǎn)氨酶(Aspartate aminotransferase,AST)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(Alanine aminotransferase,ALT)含量,分析了血漿及肝臟甘油三酯(Triglyceride,TG)、總膽固醇(Cholesterol,CHO)代謝,并進(jìn)一步通過HE染色和油紅染色在組織水平分析肝臟受損情況和脂質(zhì)積累情況。我們的研究結(jié)果表明,高蛋氨酸飲食會(huì)導(dǎo)致大鼠脂肪變性,并伴有嚴(yán)重的高脂血癥。相較于普食組大鼠,HMD大鼠血漿AST、ALT顯著升高,肝臟功能出現(xiàn)明顯異常,血漿CHO、TG含量顯著提升;進(jìn)一步對(duì)肝臟進(jìn)行油紅染色和HE染色發(fā)現(xiàn),模型組大鼠肝細(xì)胞腫大,肝索紊亂,細(xì)胞內(nèi)大量脂質(zhì)蓄積,肝臟組織有明顯損傷。而通過氫氣干預(yù)后,大鼠的血漿AST、ALT、CHO、TG含量顯著降低,肝臟脂質(zhì)積累情況明顯緩解,說明氫氣干預(yù)可以改善高蛋氨酸飲食所致肝臟損傷及肝脂肪變性。接下來我們通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析發(fā)現(xiàn),氫氣干預(yù)對(duì)HMD大鼠的基因表達(dá)有明顯影響,而從KEGG信號(hào)通路富集氣泡圖推測(cè),氫氣可能參與了Hcy代謝途徑中的轉(zhuǎn)硫途徑調(diào)控。我們進(jìn)一步利用qPCR技術(shù)對(duì)轉(zhuǎn)錄組學(xué)差異基因富集通路進(jìn)行驗(yàn)證,并對(duì)Hcy合成與代謝的其他通路的關(guān)鍵基因進(jìn)行檢測(cè)分析。結(jié)果顯示,Hcy的合成途徑中,與普食組相比,高蛋氨酸飲食會(huì)引起腺苷同型半胱氨酸水解酶樣1(Adenosylhomocysteinase like 1,AHCYL1),腺苷同型半胱氨酸水解酶樣2(Adenosylhomocysteinase like 2,AHCYL2)mRNA表達(dá)顯著下降,給予氫氣干預(yù)后,AHCYL1、AHCYL2 mRNA表達(dá)升高,而AHCYL1會(huì)抑制AHCY的活性,說明肝臟合成的總Hcy含量減少。在甜菜堿再甲基化途徑中,與普食組相比,模型組甜菜堿同型半胱氨酸S-甲基轉(zhuǎn)移酶2(Betaine--Homocysteine S-Methyltransferase 2,BHMT2)在轉(zhuǎn)錄水平的表達(dá)明顯下降,給予氫氣干預(yù)后,BHMT2 mRNA水平明顯升高,提示氫氣可能通過甜菜堿再甲基化途徑促進(jìn)Hcy代謝。轉(zhuǎn)硫途徑中,與模型組相比,氫氣干預(yù)組胱硫醚-β合酶(cystathionine-β-synthase,CBS)在轉(zhuǎn)錄水平表達(dá)明顯提高,對(duì)代謝物檢測(cè)發(fā)現(xiàn),氫氣干預(yù)后大鼠肝臟中半胱氨酸(Cysteine,Cys)濃度明顯升高,提示氫氣可以通過轉(zhuǎn)硫途徑促進(jìn)Hcy的代謝。環(huán)化途徑中,高蛋氨酸飲食會(huì)引起聯(lián)苯樣水解酶(Biphenyl hydrolase-like,BPHL)mRNA顯著降低,給予氫氣干預(yù)后,對(duì)氧磷酶1(Paraoxonase1,PON1)、博來霉素水解酶(Bleomycin hydrolase,BLMH)以及BPHL mRNA明顯提高,提示結(jié)合型Hcy向游離型轉(zhuǎn)化增強(qiáng)說明,亦解釋了氫氣干預(yù)后為何肝臟游離型Hcy水平未明顯降低。我們進(jìn)一步對(duì)氫氣改善HHcy的機(jī)制進(jìn)行探討。與普食組相比,模型組帕金森氏病蛋白7(Parkinson Disease Protein 7,PARK7)mRNA表達(dá)明顯降低,給予氫氣干預(yù)后,大鼠肝臟PARK7轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平明顯恢復(fù),且其下游分子谷胱甘肽合成酶(Glutathione Synthetase,GSS)、谷氨酰半胱氨酸合成酶(gamma-glutamylcysteinesynthetase,Gclc)在轉(zhuǎn)錄水平的表達(dá)顯著提高,Cys是Gclc、GSS的底物,提示氫氣可能通過增加PARK7的表達(dá)提高Hcy向Cys的代謝轉(zhuǎn)化。綜上,氫氣改善高同型半胱氨酸血癥主要通過以下幾種途徑:(1)提高AHCYL1 mRNA表達(dá),降低AHCY活性,減少Hcy的合成;(2)提高BHMT2 mRNA表達(dá),通過甜菜堿再甲基化途徑促進(jìn)Hcy代謝;(3)提高PRAK7 mRNA的表達(dá),刺激CBS mRNA表達(dá),通過轉(zhuǎn)硫途徑促進(jìn)Hcy代謝。

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