Published May 9, 2020
| Version v1
Publication
Open
Morphometric, Hemodynamic, and Multi-Omics Analyses in Heart Failure Rats with Preserved Ejection Fraction
- 1. Peking University
- 2. Shanghai Jiao Tong University
- 3. Hong Kong University of Science and Technology
- 4. University of Hong Kong
- 5. Peking University Shenzhen Hospital
Description
(1) Background: There are no successive treatments for heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) because of complex interactions between environmental, histological, and genetic risk factors. The objective of the study is to investigate changes in cardiomyocytes and molecular networks associated with HFpEF. (2) Methods: Dahl salt-sensitive (DSS) rats developed HFpEF when fed with a high-salt (HS) diet for 7 weeks, which was confirmed by in vivo and ex vivo measurements. Shotgun proteomics, microarray, Western blot, and quantitative RT-PCR analyses were further carried out to investigate cellular and molecular mechanisms. (3) Results: Rats with HFpEF showed diastolic dysfunction, impaired systolic function, and prolonged repolarization of myocytes, owing to an increase in cell size and apoptosis of myocytes. Heatmap of multi-omics further showed significant differences between rats with HFpEF and controls. Gene Set Enrichment Analysis (GSEA) of multi-omics revealed genetic risk factors involved in cardiac muscle contraction, proteasome, B cell receptor signaling, and p53 signaling pathway. Gene Ontology (GO) analysis of multi-omics showed the inflammatory response and mitochondrial fission as top biological processes that may deteriorate myocyte stiffening. GO analysis of protein-to-protein network indicated cytoskeleton protein, cell fraction, enzyme binding, and ATP binding as the top enriched molecular functions. Western blot validated upregulated Mff and Itga9 and downregulated Map1lc3a in the HS group, which likely contributed to accumulation of aberrant mitochondria to increase ROS and elevation of myocyte stiffness, and subsequent contractile dysfunction and myocardial apoptosis. (4) Conclusions: Multi-omics analysis revealed multiple pathways associated with HFpEF. This study shows insight into molecular mechanisms for the development of HFpEF and may provide potential targets for the treatment of HFpEF.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
(1) الخلفية: لا توجد علاجات متتالية لفشل القلب مع الكسر القذفي المحفوظ (HFpEF) بسبب التفاعلات المعقدة بين عوامل الخطر البيئية والنسيجية والوراثية. الهدف من الدراسة هو التحقيق في التغيرات في الخلايا العضلية القلبية والشبكات الجزيئية المرتبطة بـ HFpEF. (2) الطرق: طورت فئران دال الحساسة للملح (DSS) HFpEF عند تغذيتها بنظام غذائي عالي الملح (HS) لمدة 7 أسابيع، وهو ما أكدته القياسات في الجسم الحي وخارج الجسم الحي. تم إجراء المزيد من تحليلات البروتينات البندقية، والمصفوفة الدقيقة، واللطخة الغربية، والتحليلات الكمية RT - PCR للتحقيق في الآليات الخلوية والجزيئية. (3) النتائج: أظهرت الفئران المصابة بـ HFpEF خللًا في الوظيفة الانبساطية، وضعفًا في الوظيفة الانقباضية، وإعادة استقطاب طويلة للخلايا العضلية، بسبب زيادة حجم الخلية وموت الخلايا المبرمج للخلايا العضلية. كما أظهرت الخريطة الحرارية للأحجام المتعددة اختلافات كبيرة بين الفئران التي لديها HFpEF والضوابط. كشف تحليل إثراء مجموعة الجينات (GSEA) للميكروفونات المتعددة عن عوامل الخطر الوراثية المشاركة في تقلص عضلة القلب، والبروتيازوم، وإشارات مستقبلات الخلايا البائية، ومسار إشارات p53. أظهر تحليل علم الوجود الجيني (GO) للميكروفونات المتعددة الاستجابة الالتهابية وانشطار الميتوكوندريا كعمليات بيولوجية عليا قد تؤدي إلى تدهور تصلب الخلايا العضلية. أشار تحليل GO لشبكة البروتين إلى البروتين إلى أن بروتين الهيكل الخلوي، وجزء الخلية، وربط الإنزيم، وربط ATP هي الوظائف الجزيئية العليا المخصبة. قامت اللطخة الغربية بالتحقق من صحة MFF و Itga9 وإعادة تنظيم Map1lc3a في مجموعة النظام المنسق، مما ساهم على الأرجح في تراكم الميتوكوندريا الشاذة لزيادة ROS وارتفاع تصلب الخلايا العضلية، والخلل الوظيفي الانقباضي اللاحق واستماتة عضلة القلب. (4) الاستنتاجات: كشف التحليل متعدد الأبعاد عن مسارات متعددة مرتبطة بـ HFpEF. تُظهر هذه الدراسة نظرة ثاقبة على الآليات الجزيئية لتطوير HFpEF وقد توفر أهدافًا محتملة لعلاج HFpEF.Translated Description (French)
(1) Contexte : Il n'existe pas de traitements successifs de l'insuffisance cardiaque avec fraction d'éjection préservée (HFpEF) en raison des interactions complexes entre les facteurs de risque environnementaux, histologiques et génétiques. L'objectif de l'étude est d'étudier les changements dans les cardiomyocytes et les réseaux moléculaires associés à l'HFpEF. (2) Méthodes : Des rats sensibles au sel de Dahl (DSS) ont développé une HFpEF lorsqu'ils ont été nourris avec un régime riche en sel (HS) pendant 7 semaines, ce qui a été confirmé par des mesures in vivo et ex vivo. Des analyses de protéomique de fusil de chasse, de microréseau, de Western blot et de RT-PCR quantitative ont ensuite été effectuées pour étudier les mécanismes cellulaires et moléculaires. (3) Résultats : Les rats avec HFpEF ont montré un dysfonctionnement diastolique, une altération de la fonction systolique et une repolarisation prolongée des myocytes, en raison d'une augmentation de la taille des cellules et de l'apoptose des myocytes. La carte thermique des multi-omiques a en outre montré des différences significatives entre les rats atteints de HFpEF et les témoins. L'analyse de l'enrichissement de l'ensemble des gènes (GSEA) de multi-omiques a révélé des facteurs de risque génétiques impliqués dans la contraction du muscle cardiaque, le protéasome, la signalisation des récepteurs des lymphocytes B et la voie de signalisation p53. L'analyse de l'ontologie des gènes (GO) des multi-omiques a montré que la réponse inflammatoire et la fission mitochondriale constituaient les principaux processus biologiques susceptibles de détériorer le raidissement des myocytes. L'analyse GO du réseau protéine-protéine a indiqué que les fonctions moléculaires les plus enrichies étaient la protéine du cytosquelette, la fraction cellulaire, la liaison enzymatique et la liaison à l'ATP. Le Western blot a validé Mff et Itga9 régulés à la hausse et Map1lc3a régulé à la baisse dans le groupe HS, ce qui a probablement contribué à l'accumulation de mitochondries aberrantes pour augmenter les ROS et l'élévation de la raideur des myocytes, ainsi que la dysfonction contractile et l'apoptose myocardique subséquentes. (4) Conclusions : L'analyse multi-omique a révélé de multiples voies associées à HFpEF. Cette étude montre un aperçu des mécanismes moléculaires pour le développement de l'HFpEF et peut fournir des cibles potentielles pour le traitement de l'HFpEF.Translated Description (Spanish)
(1) Antecedentes: No existen tratamientos sucesivos para la insuficiencia cardíaca con fracción de eyección preservada (ICFEP) debido a las complejas interacciones entre los factores de riesgo ambientales, histológicos y genéticos. El objetivo del estudio es investigar los cambios en los cardiomiocitos y las redes moleculares asociadas con la ICFEP. (2) Métodos: Las ratas Dahl sensibles a la sal (DSS) desarrollaron HFpEF cuando se alimentaron con una dieta alta en sal (HS) durante 7 semanas, lo que se confirmó mediante mediciones in vivo y ex vivo. Se llevaron a cabo análisis de proteómica de escopeta, micromatrices, transferencia Western y RT-PCR cuantitativa para investigar los mecanismos celulares y moleculares. (3) Resultados: Las ratas con ICFEP mostraron disfunción diastólica, alteración de la función sistólica y repolarización prolongada de los miocitos, debido a un aumento en el tamaño celular y la apoptosis de los miocitos. El mapa de calor de la multi-ómica mostró además diferencias significativas entre las ratas con HFpEF y los controles. El análisis de enriquecimiento del conjunto de genes (GSEA) de la multi-ómica reveló factores de riesgo genéticos implicados en la contracción del músculo cardíaco, el proteasoma, la señalización del receptor de células B y la vía de señalización de p53. El análisis de ontología génica (GO) de la multi-ómica mostró la respuesta inflamatoria y la fisión mitocondrial como los principales procesos biológicos que pueden deteriorar el endurecimiento de los miocitos. El análisis GO de la red de proteína a proteína indicó que la proteína del citoesqueleto, la fracción celular, la unión a enzimas y la unión a ATP son las principales funciones moleculares enriquecidas. La transferencia Western validó Mff e Itga9 reguladas positivamente y Map1lc3a reguladas negativamente en el grupo HS, lo que probablemente contribuyó a la acumulación de mitocondrias aberrantes para aumentar las ROS y la elevación de la rigidez de los miocitos, y la posterior disfunción contráctil y apoptosis miocárdica. (4) Conclusiones: El análisis multiómico reveló múltiples vías asociadas con la HFpEF. Este estudio muestra información sobre los mecanismos moleculares para el desarrollo de la ICFEP y puede proporcionar dianas potenciales para el tratamiento de la ICFEP.Files
pdf.pdf
Files
(6.3 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:36fff9dc6f7494bdd7e591e86cc404fa
|
6.3 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحليلات المورفومترية والديناميكية الدموية ومتعددة الأوميكات في فئران فشل القلب مع الكسر القذفي المحفوظ
- Translated title (French)
- Analyses morphométriques, hémodynamiques et multi-omiques chez les rats atteints d'insuffisance cardiaque avec fraction d'éjection préservée
- Translated title (Spanish)
- Análisis morfométricos, hemodinámicos y multiópticos en ratas con insuficiencia cardíaca con fracción de eyección conservada
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3021199580
- DOI
- 10.3390/ijms21093362
References
- https://openalex.org/W164205712
- https://openalex.org/W1958742527
- https://openalex.org/W1963729186
- https://openalex.org/W1964441922
- https://openalex.org/W1964659656
- https://openalex.org/W1973697542
- https://openalex.org/W1976161092
- https://openalex.org/W1977356709
- https://openalex.org/W1980583333
- https://openalex.org/W2006659891
- https://openalex.org/W2007274732
- https://openalex.org/W2007727705
- https://openalex.org/W2018183883
- https://openalex.org/W2018385177
- https://openalex.org/W2019537049
- https://openalex.org/W2019576938
- https://openalex.org/W2032800303
- https://openalex.org/W2035847235
- https://openalex.org/W2049051640
- https://openalex.org/W2053195746
- https://openalex.org/W2054399885
- https://openalex.org/W2061898655
- https://openalex.org/W2062352422
- https://openalex.org/W2062671133
- https://openalex.org/W2067960353
- https://openalex.org/W2071149944
- https://openalex.org/W2084956254
- https://openalex.org/W2086415012
- https://openalex.org/W2087767738
- https://openalex.org/W2096073058
- https://openalex.org/W2098050124
- https://openalex.org/W2105891966
- https://openalex.org/W2107359871
- https://openalex.org/W2109281287
- https://openalex.org/W2127735672
- https://openalex.org/W2127859080
- https://openalex.org/W2133493599
- https://openalex.org/W2133617616
- https://openalex.org/W2134819303
- https://openalex.org/W2139141874
- https://openalex.org/W2140058582
- https://openalex.org/W2141838665
- https://openalex.org/W2142492060
- https://openalex.org/W2151600317
- https://openalex.org/W2158550922
- https://openalex.org/W2159631059
- https://openalex.org/W2169521105
- https://openalex.org/W2169932087
- https://openalex.org/W2272636664
- https://openalex.org/W2292846538
- https://openalex.org/W2319408249
- https://openalex.org/W2427094903
- https://openalex.org/W2469684622
- https://openalex.org/W2505241264
- https://openalex.org/W2527933700
- https://openalex.org/W2542943305
- https://openalex.org/W2561600385
- https://openalex.org/W2565443325
- https://openalex.org/W2584197245
- https://openalex.org/W2645613739
- https://openalex.org/W2760886327
- https://openalex.org/W2921482995
- https://openalex.org/W2981292379
- https://openalex.org/W4206728774