氫氣改善高同型半胱氨酸血癥的機制研究
文章來源：admin發布日期：2024-05-22 09:38瀏覽次數：
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氫氣改善高同型半胱氨酸血癥的機制研究
高同型半胱氨酸血癥(Homocysteinemia,HHcy)是由同型半胱氨酸(Homocysteine,Hcy)在體內的異常積累所導致的一種病理狀態,會造成多種組織和器官損傷。HHcy與諸多疾病發生發展密切相關,被視為心血管疾病、神經系統疾病、脂肪肝的獨立危險因素,我國HHcy的發病率較高,以血漿Hcy>10μmol為基線,發病率約為45%,高血壓患者中更有約80%伴發HHcy,嚴重威脅人民健康。針對HHcy的干預措施,目前臨床上建議使用維生素進行聯合治療,但該干預方式的治療效果及預后改善仍存在一定爭議,亟需探索出一種更為有效的干預措施。近些年,氫氣在醫學領域的研究受到了廣大研究者重視。多種動物病理模型證實,氫氣療效顯著且無明顯不良反應,能夠保護心血管,改善肝臟損傷,在臨床上對許多疾病的治療具有很大的應用前景。但目前氫氣對HHcy的干預效果尚未有報道,對體內Hcy代謝途徑的調控作用亦未被闡明。故本研究擬探究氫氣干預對HHcy的改善作用及機制。該實驗采用2%蛋氨酸飲食建立HHcy大鼠模型。檢測發現,高蛋氨酸飲食(HMD)會造成大鼠血漿t Hcy濃度顯著升高,給予氫氣干預可明顯改善HHcy。飼養期間監測大鼠體質量、攝食、肝重等基本指標,結果表明,模型組大鼠體質量明顯下降,并且肝指數明顯增大,而給予氫氣干預后肝指數明顯恢復?？紤]到模型組大鼠肝臟體積較普食組異常增大,我們檢測了HMD大鼠及氫氣干預后大鼠血漿谷草轉氨酶(Aspartate aminotransferase,AST)、谷丙轉氨酶(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積累情況。我們的研究結果表明,高蛋氨酸飲食會導致大鼠脂肪變性,并伴有嚴重的高脂血癥。相較于普食組大鼠,HMD大鼠血漿AST、ALT顯著升高,肝臟功能出現明顯異常,血漿CHO、TG含量顯著提升;進一步對肝臟進行油紅染色和HE染色發現,模型組大鼠肝細胞腫大,肝索紊亂,細胞內大量脂質蓄積,肝臟組織有明顯損傷。而通過氫氣干預后,大鼠的血漿AST、ALT、CHO、TG含量顯著降低,肝臟脂質積累情況明顯緩解,說明氫氣干預可以改善高蛋氨酸飲食所致肝臟損傷及肝脂肪變性。接下來我們通過轉錄組學分析發現,氫氣干預對HMD大鼠的基因表達有明顯影響,而從KEGG信號通路富集氣泡圖推測,氫氣可能參與了Hcy代謝途徑中的轉硫途徑調控。我們進一步利用qPCR技術對轉錄組學差異基因富集通路進行驗證,并對Hcy合成與代謝的其他通路的關鍵基因進行檢測分析。結果顯示,Hcy的合成途徑中,與普食組相比,高蛋氨酸飲食會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表達顯著下降,給予氫氣干預后,AHCYL1、AHCYL2 mRNA表達升高,而AHCYL1會抑制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-甲基轉移酶2(Betaine--Homocysteine S-Methyltransferase 2,BHMT2)在轉錄水平的表達明顯下降,給予氫氣干預后,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Hcy代謝。轉硫途徑中,與模型組相比,氫氣干預組胱硫醚-β合酶(cystathionine-β-synthase,CBS)在轉錄水平表達明顯提高,對代謝物檢測發現,氫氣干預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硫途徑促進Hcy的代謝。環化途徑中,高蛋氨酸飲食會引起聯苯樣水解酶(Biphenyl hydrolase-like,BPHL)mRNA顯著降低,給予氫氣干預后,對氧磷酶1(Paraoxonase1,PON1)、博來霉素水解酶(Bleomycin hydrolase,BLMH)以及BPHL mRNA明顯提高,提示結合型Hcy向游離型轉化增強說明,亦解釋了氫氣干預后為何肝臟游離型Hcy水平未明顯降低。我們進一步對氫氣改善HHcy的機制進行探討。與普食組相比,模型組帕金森氏病蛋白7(Parkinson Disease Protein 7,PARK7)mRNA表達明顯降低,給予氫氣干預后,大鼠肝臟PARK7轉錄表達水平明顯恢復,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)在轉錄水平的表達顯著提高,Cys是Gclc、GSS的底物,提示氫氣可能通過增加PARK7的表達提高Hcy向Cys的代謝轉化。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,降低AHCY活性,減少Hcy的合成;(2)提高BHMT2 mRNA表達,通過甜菜堿再甲基化途徑促進Hcy代謝;(3)提高PRAK7 mRNA的表達,刺激CBS mRNA表達,通過轉硫途徑促進Hcy代謝。
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