研究背景肥胖与脂肪摄入量呈正相关,与高脂血症、高糖血症等共同成为代谢综合征的核心表现,可显著增加冠心病等心血管疾病风险。近年研究报道高脂血症是心脏重构的始动因素之一,是左室肥厚的独立危险因素。成年心肌细胞生理条件下所需ATP能量主要来源于脂肪酸氧化,少量来源于葡萄糖等其他物质氧化。肥胖或高脂血症所致心肌能量代谢异常参与心脏重构及功能障碍的病理生理过程,即脂质过载所致心肌脂毒性,表现为脂肪酸氧化增加、葡萄糖氧化减少、能量代谢异常。心肌脂毒性的分子机制复杂,可能涉及线粒体障碍、氧化应激及内质网应激等病理过程。然而,高脂饮食所致脂肪酸氧化代谢异常、线粒体障碍在心脏病理性重构及功能障碍中的作用机制有待进一步探讨。他汀类药物主要通过抑制肝脏HMG-Co A（3-hydroxy-3-methyl glutaryl-coenzyme A）还原酶减少胆固醇生成。研究证实,阿托伐他汀具有直接稳定冠脉粥样斑块、改善心脏重构及功能障碍的作用,即他汀独立于降血脂外的心脏保护作用（他汀的心脏多效性）受到关注和研究,然而其具体作用机制尚未阐明。他汀是否影响心肌能量代谢及线粒体尚不可知。中药单体黄芪甲苷具有多重心血管保护效应,其是否可以作为补充药物在他汀改善心脏重构中起到增效作用尚无研究。研究目的1.探究心脏能量代谢及线粒体质量控制在高脂血症促心脏重构及功能障碍中的作用机制;2.探究阿托伐他汀改善心脏重构与功能障碍的效应是否与其调控脂肪酸氧化、线粒体质量控制有关;3.探究黄芪甲苷的补充治疗是否可增强阿托伐他汀的心脏保护效应。研究方法1.动物实验分组及药物治疗5周龄C57BL/6J雄性小鼠被随机分为正常饮食组（normal diet,ND,n=28）和高脂饮食组（high-fat diet,HFD,n=52）。饲养6周后,分别从ND和HFD组各取10只小鼠获取血脂、心脏超声和病理学等指标,以评估小鼠高脂血症模型是否构建成功。此后,高脂饮食小鼠被随机分为高脂饮食组（HFD18W,n=18）、阿托伐他汀治疗组（HFD+atorvastatin,HFD+ATO,n=14）和黄芪甲苷补充治疗组（HFD+atorvastatin+astragaloside IV,HFD+ATO+ASV,n=10）,分别给予羟丙基-β-环糊精（药物溶剂）、ATO（3 mg/kg）、ATO（3 mg/kg）联合ASV（10 mg/kg）隔日一次口饲治疗12周;正常饮食组（ND18W,n=18）小鼠同方式同时长给予羟丙基-β-环糊精溶剂治疗。2.心脏超声及血生化检测二维超声仪评估小鼠心脏解剖学及功能学指标,收集血清检测血生化指标。3.心脏重量及重量比评估实验结束时,称量小鼠体重（body weight,BW）、心脏重量（heart weight,HW）及左心室重量（left ventricle weight,LVW）,并计算心脏、左心室重量与胫骨长度（tibia length,TL）比等重量指数。4.组织病理学染色及透射电子显微镜观察心脏组织制备石蜡切片后进行组织病理学染色;左心室前壁组织制备电镜标本,透射电镜观察心肌肌原纤维、线粒体形态结构与数目变化。5.基因及蛋白质表达水平评估采用实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR,q RT-PCR）、免疫组织化学（immunohistochemistry,IHC）或蛋白印迹（western blot）方法评估小鼠心肌与线粒体质量控制（自噬、生物合成、分裂与融合）、氧化-抗氧化系统、糖脂代谢等相关基因或蛋白质表达水平。6.靶向能量代谢组学靶向能量代谢组学检测小鼠心肌组织葡萄糖氧化代谢、三羧酸循环通路相关产物含量变化。7.补充实验阿托伐他汀剂量梯度实验:5周龄雄性C57BL/6小鼠被随机分为ND和HFD组。饲养6周后,分别给予HFD组小鼠三种不同剂量ATO（3、15、30mg/kg;6只/组）隔日一次口饲治疗6周;ND（n=6）和HFD（n=6）组小鼠同方式同时长给予羟丙基-β-环糊精（药物溶剂）治疗。实验结束时,收集血清检测血脂水平。8.统计学方法所有连续变量的数据用均数±标准差（Mean±SD）表示,连续变量两组均数之间的比较采用student’s t检验;连续变量多组均数之间的比较采用单因素方差分析（ANOVA）及Sidak多重比较。P<0.05代表有统计学差异。研究结果1.血生化指标饲养6周或18周时,HFD组小鼠体重（BW）及血脂（TC、LDL-C、HDL）水平较ND组显著增加;且18周时上述部分指标上升幅度较6周增加,提示持续高脂饮食诱导小鼠肥胖及高脂血症。小剂量ATO（3 mg/kg）单独或联合ASV（10 mg/kg）治疗12周均未降低小鼠BW、TC、LDL-C及HDL-C水平。2.心脏超声相关参数饲养6周时,HFD组小鼠左心室收缩末期内径（LVIDs）、容积（LVESV）较ND组显著增加,左心室射血分数（LVEF）、缩短分数（LVFS）较ND组显著下降,而左心室舒张末期内径（LVIDd）、容积（LVEDV）、E/A峰比值（E/A Ratio）无明显变化。饲养18周时,上述部分指标变化幅度较6周增加,提示持续高脂饮食促使小鼠左心室扩张及心脏收缩功能障碍进展。小剂量ATO治疗12周显著恢复LVIDs、LVESV、LVEF及LVFS水平,提示其改善高脂小鼠心功能障碍。3.心脏病理学相关参数饲养6周时,HFD组小鼠心肌细胞大小、HW及LVW较ND组显著增加。饲养18周时,HFD组小鼠心肌细胞大小、心脏胶原纤维、HW、LVW及重量指数较ND组显著增加,而血管密度显著下降,且部分指标上升幅度较6周增加,证实持续高脂饮食促使小鼠心脏病理性重构进展。小剂量ATO治疗12周显著改善心脏重构。4.小剂量阿托伐他汀治疗12周减轻高脂小鼠线粒体损伤饲养18周时,与ND组相比,HFD组小鼠心肌肌原纤维排列紊乱,局部肌节断裂水肿,大量脂滴沉积,线粒体含量减少、空泡化、局部嵴肿胀断裂,提示高脂饮食小鼠心肌肌原纤维及线粒体受损。小剂量ATO治疗12周减轻心肌肌原纤维及线粒体损伤。5.小剂量阿托伐他汀治疗12周抑制高脂小鼠氧化应激饲养18周时,与ND组相比,HFD组小鼠心肌Nos2、Nox1、Nox4 m RNA水平显著上调,而Sod1、Sod2 m RNA水平无明显变化;SOD2蛋白质表达下调,而NOX4蛋白质表达上调,提示高脂饮食加重小鼠心肌氧化应激。小剂量ATO治疗12周抑制上述基因及NOX4蛋白质表达,提示ATO抑制高脂小鼠心肌氧化应激。6.小剂量阿托伐他汀治疗12周调控高脂小鼠心肌线粒体质量控制饲养18周时,与ND组相比,HFD组小鼠心肌线粒体自噬、生物合成、分裂与融合相关基因Pink1、Lc3、Nrf-1、Tfam、Drp1、Binp3、Opa1、Mfn1、Mfn2m RNA水平均呈上调趋势;LC3、TFAM、DRP1蛋白质表达显著增加,而MFN2无明显变化。小剂量ATO治疗12周显著抑制上述基因及蛋白质表达,提示ATO调控高脂饮食小鼠心肌线粒体质量控制平衡。7.小剂量阿托伐他汀治疗12周影响高脂小鼠心肌能量代谢水平饲养18周时,HFD组小鼠心肌ATP含量较ND组减少,而AMP含量显著增加（p<0.0001）;ATP/ADP、ATP/AMP分别从100%、100%下降至71.53%、37.79%;葡萄糖氧化代谢通路相关产物含量减少,三羧酸循环通路相关产物含量增加。小剂量ATO治疗12周显著减少心肌AMP含量,同时恢复ATP/ADP、ATP/AMP水平（分别从71.53%、37.79%恢复至82.30%、53.46%）。此外,ATO治疗可增加葡萄糖-6-磷酸（G-6-P）、果糖-1,6-二磷酸（F-1,6-P）、磷酸二羟丙酮（DHAP）、磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）含量,减少柠檬酸（citrate）、苹果酸（malic acid）含量,仅F-1,6-P、Citrate、Malic acid有统计学差异。8.小剂量阿托伐他汀治疗12周抑制高脂小鼠心肌脂肪酸氧化饲养18周时,HFD组小鼠心肌Glut4蛋白质表达较ND组显著下调,而CPT1、CD36蛋白质表达显著上调,提示高脂饮食小鼠心肌葡萄糖氧化减弱、脂肪酸氧化增强。小剂量ATO治疗12周显著恢复Glut4、CPT1及CD36蛋白质水平,提示ATO可调控高脂饮食环境下小鼠心肌脂肪酸氧化代谢水平。9.黄芪甲苷补充治疗部分增强或扩大他汀的效应ASV补充治疗部分增强或扩大他汀调控脂肪酸氧化代谢、线粒体质量控制、改善心脏病理性重构的效应。10.补充实验结果显示阿托伐他汀呈剂量依赖性降低高脂饮食小鼠血脂水平,且中剂量（15 mg/kg）以上呈现降血脂效应。研究结论心肌能量代谢及线粒体质量控制异常参与高脂饮食诱导小鼠心脏重构与功能障碍的病理生理过程。小剂量阿托伐他汀通过调控心肌脂肪酸氧化及线粒体质量控制改善心脏重构与功能障碍,其不依赖于降血脂的作用机制。黄芪甲苷补充治疗部分增强或扩大他汀的心脏保护效应。本研究为进一步深入理解和认识阿托伐他汀的心脏多效性及其临床应用价值提供了新见解。