膿毒癥誘發(fā)的心肌功能障礙(SIMD)是膿毒癥休克心血管衰竭的重要組成部分，導(dǎo)致膿毒癥患者死亡率高、預(yù)后差。Sirtuins家族蛋白在膿毒癥研究中得到廣泛關(guān)注，但是SIRT3（Sirtuins家族蛋白之一）與SIMD的關(guān)系還不清楚。

?

近期，浙江大學(xué)王毅教授和張召才教授在《Pharmacological Research》(IF=6.1)合作發(fā)表"Sirt3 is a novel target to treat sepsis induced myocardial dysfunction by acetylated modulation of critical enzymes within cardiac tricarboxylic acid cycle"的研究文章，通過定量乙酰化蛋白質(zhì)組學(xué)和心臟代謝組學(xué)聯(lián)合分析，發(fā)現(xiàn)SIRT3的缺失導(dǎo)致心臟三羧酸(TCA)循環(huán)中關(guān)鍵酶的超乙?；?，產(chǎn)生乳酸和NADH，從而促進(jìn)膿毒癥后的心功能不全。本研究證明了SIRT3對SIMD的保護(hù)作用，這為維持膿毒癥后的正常心功能提供一種潛在的治療途徑。中科新生命提供了乙酰化蛋白組學(xué)和能量代謝靶向分析服務(wù)。

研究材料：

WT小鼠（野生型）， Sirt3-/-小鼠（Sirt缺陷），WT LPS小鼠（LPS誘導(dǎo)膿毒癥小鼠），KO LPS小鼠（LPS誘導(dǎo)膿毒癥Sirt缺陷小鼠）

技術(shù)方法：?

乙?；鞍捉M學(xué)+能量代謝靶向分析

實驗路線圖：

研究結(jié)果

1、膿毒癥引發(fā)心臟功能異常與Sirt3基因表達(dá)有關(guān)

研究者通過LPS注射誘發(fā)膿毒癥小鼠模型，利用Western Blot和qPCR分析心臟中Sirtuins家族蛋白，發(fā)現(xiàn)只有Sirt3蛋白表達(dá)降低。通過對GEO數(shù)據(jù)庫中的臨床數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)膿毒癥性心肌病患者心臟Sirt3 mRNA水平下調(diào)。研究者進(jìn)一步構(gòu)建了Sirt3敲除小鼠，再通過LPS注射誘導(dǎo)膿毒癥，通過與對照組比較發(fā)現(xiàn)Sirt3缺乏會嚴(yán)重影響膿毒癥后的心臟功能（心臟功能失常，心肌細(xì)胞排列紊亂，線粒體變異等）。

2、乙?；鞍捉M學(xué)挖掘Sirt3影響SIMD的調(diào)控機(jī)理

為了挖掘深層的分子機(jī)制，研究者對小鼠膿毒癥小鼠的心臟進(jìn)行乙酰化蛋白組學(xué)分析。膿毒癥可導(dǎo)致WT小鼠的17個蛋白質(zhì)賴氨酸乙酰化發(fā)生改變，而膿毒癥Sirt3-/-小鼠有126個蛋白乙酰化發(fā)生變化。與WT小鼠相比， Sirt3-/-小鼠膿毒癥誘發(fā)前后，乙?；险{(diào)蛋白更多，變化倍數(shù)也更大。通過對差異修飾蛋白的功能分析發(fā)現(xiàn)在膿毒癥小鼠心臟中，丙酮酸代謝和TCA循環(huán)這兩個代謝途徑顯著豐富。與膿毒癥WT小鼠相比，膿毒癥Sirt3-/-小鼠的心臟中的TCA循環(huán)變化更加顯著。

3、能量代謝靶向分析驗證乙?；M學(xué)結(jié)果

為了進(jìn)一步確證Sirt3在SIMD發(fā)生中的調(diào)控機(jī)理，研究者對心臟能量代謝物進(jìn)行了檢測。與正常WT小鼠相比，注入LPS的WT小鼠的心臟組織中含有大量的G6P，G6F，丙酮酸，琥珀酸（P = 0.05）和草酰乙酸。然而，這兩組之間的乳酸，NAD和NADH的豐度相似，表明膿毒癥可以增強(qiáng)心肌糖酵解途徑，補(bǔ)償心臟能量生成的損害。而Sirt3缺失小鼠心臟糖酵解途徑和TCA循環(huán)的代謝產(chǎn)物未發(fā)生變化，而乳酸和NADH的產(chǎn)生顯著增加，表明Sirt3缺乏癥可導(dǎo)致心臟嚴(yán)重缺氧。

4、大黃素可以通過調(diào)控Sirt3的表達(dá)來治療SIMD

大黃素在膿毒癥中的保護(hù)作用已有報道，為了確定其對SIMD是否也有治療作用，研究者向膿毒癥小鼠注射大黃素。結(jié)果發(fā)現(xiàn)WT小鼠中Sirt表達(dá)量上調(diào)，心臟功能保留；但對Sirt3-/-小鼠不起作用。

小編總結(jié)

本研究從疾病模型構(gòu)建出發(fā)，首先證實Sirt蛋白與SIMD疾病的相關(guān)性。后續(xù)通過乙?；鞍捉M學(xué)檢測挖掘Sirt3影響SIMD的可能機(jī)制，進(jìn)一步通過代謝層面（能量代謝靶向分析）結(jié)果確證乙?；M學(xué)的推測。乙酰化蛋白組學(xué)與能量代謝組學(xué)的聯(lián)合分析是本文一大亮點，打通了表型與機(jī)制的通道，通過兩個層面數(shù)據(jù)的相互驗證大大增強(qiáng)了文章推測的可信度。