对糖尿病患者心脏的多组学分析揭示了脂质代谢、线粒体自噬以及细胞外基质重塑之间的相互失调

《Genome Medicine》：Multi-omics profiling of the diabetic human heart reveals coupled dysregulation in lipid metabolism, mitophagy, and extracellular matrix remodeling

　　

摘要

背景

糖尿病性心肌病（DbCM）是2型糖尿病的主要并发症，其在人类心脏中的分子机制仍不明确。本研究旨在阐明人类心肌中DbCM的多组学特征。

方法

我们对来自中国对照组的左心室组织进行了整合转录组学、4D-DIA蛋白质组学和全谱广谱代谢组学分析：DbCM组（n=11）、非糖尿病性心肌病组（n=11）和健康捐赠者组（n=4）。关键发现通过组织学评估和候选蛋白的Western blotting进行了验证。外部验证使用了公共数据集，表型支持来自小鼠模型。

结果

多组学分析显示DbCM存在明显的、协调的失调现象。蛋白质组学和转录组学分析表明，脂肪酸氧化-线粒体自噬轴发生改变，表现为酰基辅酶A合成酶长链家族成员1（ACSL1）表达升高而脂肪酸合成酶（FASN）表达降低；线粒体质量控制受损，线粒体自噬调节因子BNIP3L显著减少，其与ACSL1呈强负相关；细胞外基质稳态紊乱，关键结构成分（COL5A1、COL5A2和纤维蛋白原-1）表达下调。代谢组学证实脂肪酸氧化增强但不完全，表现为甘油三酯减少以及酰基肉碱和脂毒性脂质的积累。整合多组学分析表明，BNIP3L相关的线粒体自噬功能障碍可能与脂质代谢紊乱和线粒体功能障碍有关。

结论

这项人类多组学研究通过心脏燃料代谢、线粒体质量控制及基质重塑的同步失调来定义DbCM，提供了新的机制见解，并指出ACSL1和BNIP3L可能是治疗糖尿病相关心脏功能障碍的潜在靶点。

图形摘要

此图像的替代文本可能是由AI生成的。

多组学分析概述。分析工作流程包括四个关键阶段：样本收集和多组学数据采集、各组学数据的独立分析、整合多组学分析以及使用独立队列和实验进行验证。2D表示二维；ROC表示接收者操作特征；GEO表示基因表达组。

背景

糖尿病性心肌病（DbCM）是2型糖尿病的主要并发症，其在人类心脏中的分子机制仍不明确。本研究旨在阐明人类心肌中DbCM的多组学特征。

方法

我们对来自中国对照组的左心室组织进行了整合转录组学、4D-DIA蛋白质组学和全谱广谱代谢组学分析：DbCM组（n=11）、非糖尿病性心肌病组（n=11）和健康捐赠者组（n=4）。关键发现通过组织学评估和候选蛋白的Western blotting进行了验证。外部验证使用了公共数据集，表型支持来自小鼠模型。

结果

多组学分析显示DbCM存在明显的、协调的失调现象。蛋白质组学和转录组学分析表明，脂肪酸氧化-线粒体自噬轴发生改变，表现为酰基辅酶A合成酶长链家族成员1（ACSL1）表达升高而脂肪酸合成酶（FASN）表达降低；线粒体质量控制受损，线粒体自噬调节因子BNIP3L显著减少，其与ACSL1呈强负相关；细胞外基质稳态紊乱，关键结构成分（COL5A1、COL5A2和纤维蛋白原-1）表达下调。代谢组学证实脂肪酸氧化增强但不完全，表现为甘油三酯减少以及酰基肉碱和脂毒性脂质的积累。整合多组学分析表明，BNIP3L相关的线粒体自噬功能障碍可能与脂质代谢紊乱和线粒体功能障碍有关。

结论

这项人类多组学研究通过心脏燃料代谢、线粒体质量控制及基质重塑的同步失调来定义DbCM，提供了新的机制见解，并指出ACSL1和BNIP3L可能是治疗糖尿病相关心脏功能障碍的潜在靶点。

图形摘要

此图像的替代文本可能是由AI生成的。

多组学分析概述。分析工作流程包括四个关键阶段：样本收集和多组学数据采集、各组学数据的独立分析、整合多组学分析以及使用独立队列和实验进行验证。2D表示二维；ROC表示接收者操作特征；GEO表示基因表达组。