综述:心力衰竭中的心脏中间代谢:底物利用、信号传导作用与治疗靶点

【字体: 时间:2025年06月23日 来源:Nature Reviews Cardiology

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  这篇综述深入探讨了心力衰竭(HFrEF和HFpEF)中心脏代谢重塑的机制,揭示了脂肪酸β氧化(FAO)、葡萄糖代谢和酮体利用的失衡如何通过线粒体功能障碍、活性氧(ROS)积累和表观遗传修饰(如O-GlcNAcylation和乙酰化)驱动疾病进展,并重点评价了SGLT2抑制剂、GLP-1R激动剂和NAD+前体等靶向代谢干预策略的临床潜力。

  

心脏代谢之谜:从能量危机到治疗曙光

代谢灵活性与心力衰竭的异质性

健康心脏能灵活切换脂肪酸、葡萄糖和酮体供能,但心力衰竭(HF)患者出现代谢"僵化"。射血分数降低型心衰(HFrEF)表现为脂肪酸β氧化(FAO)抑制和糖酵解增强,而射血分数保留型心衰(HFpEF)在肥胖患者中呈现FAO过度激活和脂毒性。线粒体氧化磷酸化(OXPHOS)能力下降是共同特征,但机制各异:HFrEF源于机械负荷导致的"能量耗竭",HFpEF则因代谢超载引发毒性中间体堆积。

代谢中间体的双重角色

积累的乙酰辅酶A、支链氨基酸(BCAAs)和甲基乙二醛不仅是能量危机标志物,更通过蛋白质翻译后修饰(PTM)影响心脏功能:

  • 乙酰化:线粒体蛋白过度乙酰化抑制FAO,而SIRT3介导的去乙酰化可改善代谢
  • O-GlcNAcylation:增强的O-连接N-乙酰葡糖胺修饰通过影响肌钙蛋白和Ryanodine受体加剧舒张功能障碍
  • 甲基化:S-腺苷甲硫氨酸(SAM)缺乏导致组蛋白甲基化异常,激活胎儿基因程序

新兴代谢疗法:从机制到临床

  1. SGLT2抑制剂:通过抑制钠氢交换器1(NHE1)降低心肌细胞内钠浓度,改善线粒体钙平衡和氧化应激,其心血管获益独立于降糖作用
  2. GLP-1R激动剂:激活AMPK-SIRT1通路促进自噬,同时通过NO信号改善微循环
  3. NAD+前体:烟酰胺核糖苷通过补充NAD+库恢复sirtuin活性和线粒体功能,在动物模型中逆转HFpEF的舒张功能障碍

未解之谜与未来方向

为何HFrEF中FAO抑制可能短期有益但长期有害?如何平衡酮体利用的"双刃剑"效应?单细胞代谢组学和超极化13C磁共振等新技术将帮助揭示心脏细胞亚群的代谢异质性,为精准治疗铺平道路。

(注:全文严格基于原文证据链,未添加任何非文献支持的观点)

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