大鼠心脏能量代谢底物随年龄增长的变化及调节

1、大鼠心脏能量代谢底物随年龄增长的变化及调节 【】 Objective ： To observe the changes and mechanisms of energy metabolism in the aging rat heart.Method ：2 months and 14 months male SDrats were chosen and divided into the young 两组大鼠左室短轴缩短率、室 间隔厚度、左心室舒张末期内径、 E/A 比值比较，差异均无统计 学意义（P0.05），见表1。 2.2两组大鼠心尖组织 ATP含量比较AC组大鼠左心室 ATP 含量为（1

2、6.80 1.60 ） ng/g，明显低于 YC组的（69.60 1.08 ） ng/g ，差异有统计学意义（ P0.05 ，见表 2。 3 讨论 与人体其他器官不同， 心脏依靠高耗能来维持它的高动力状 态。正常心脏每天产生约 4 kg ATP 等高能磷酸化合物，每天泵 出血液约 8000 L 。心肌能量代谢一般分为三个阶段：在心肌细 胞浆内进行的底物利用环节，在线粒体内进行的氧化磷酸化环 节，在细胞浆内进行的高能磷酸化合物的转运和利用环节。 心脏 产生的ATP约70%由脂肪酸有氧氧化产生，30%由葡萄糖有氧氧 化产生，也有非常少量的ATP由乳酸、酮体生成。在饥饿、饱餐、 运动、应激等反应中，

3、上述代谢底物的组成会发生相应的变化。 研究显示在心肌缺血、心肌肥厚、心力衰竭以及衰老等病理、生 理情况下， 心肌能量的代谢在各个环节均发生了不同改变以维持 心脏高能磷酸化合物的生成， 而在底物利用环节， 最主要的表现 是能量代谢底物组成的比率发生了变化， 即脂肪酸和葡萄糖氧化 的比率 ?l 生了变化 4 。 衰老是正常的生理变化， 但也是心脏病的独立危险因素， 尤 其是心功能减退和各种心脏退行性疾病， 发病率随着年龄的增加 而明显增加， 这种相关性独立于动脉粥样硬化和高血压等心脏疾 病之外 8-12 。而衰老引起的心脏结构和功能改变， 与衰老心脏 的能量代谢紊乱有密切的关系。 而这种代谢紊乱表

4、现在代谢底物 的改变、线粒体功能减退、高能磷酸化合物合成障碍。本研究也 证实在衰老心脏发生了底物利用的改变。 有多种脂肪酸 参与心肌细胞的氧化过程， 其中人类心肌细胞最常见的是十八烯 酸( oleic acid )，脂肪酸的摄取是一个主动的过程，长链脂肪 酸先转化为脂酰辅酶 A,在肉碱脂酰转移酶-1 (CPT-1)作用下 进入线粒体进行脂肪酸的B氧化，这一过程是脂肪酸氧化的关 键限速步骤， CPT-1 也是脂肪酸氧化的关键酶 4 。因此，检测 CPT-1 的表达量可以准确的反映脂肪酸的氧化利用情况。 葡萄糖几乎可用于全身的能量合成， 心肌细胞葡萄糖的摄取 依赖于血液直接摄取， 也可以由细胞内的糖原转化而来。 葡萄糖 的有氧氧化因为高效率、 高弹性在心肌能量供应中占有非常重要 的地位。心肌细胞摄取葡萄糖依靠细胞膜上的葡萄糖转运蛋白 1 (GLUT-1)和葡萄糖转运蛋白4 (GLUT-4)13-16，葡萄糖转 运蛋白是葡萄糖氧化的关键限速酶。 葡萄糖的转运速度依赖于葡 萄糖转运蛋白的表达量，在心肌缺血、饱餐、运动等生理及病理 情况下， 葡萄糖转运蛋白的表达量会明显增加。 本研究选择心肌 细胞GLUT-4的表达量来反映葡萄糖的氧化利用情况。 文献 17-20 研究显示，在老龄化的心脏，能量代谢存在着 “胚胎型再演”的现象，整体氧化代谢能力减低，生成的总 ATP 减少。本研究结果也