心力衰竭是大多數原發性心血管疾病的最終臨床結局。鐵穩態是所有哺乳動物細胞正常運作所必需的，對于正常心臟功能至關重要。鐵蛋白（FTH），一種包含24條重FTH和輕鏈FTL亞基的球形雜聚物，通過儲存過量的細胞鐵在鐵代謝中發揮重要作用。鐵死亡的特征是鐵依賴性脂質過氧化物的積累，鐵蛋白與鐵死亡聯系緊密。FTH和FTH相關的鐵死亡在心臟中的作用尚待探索。

技術路線：

結 果：
1. FthMCK / MCK小鼠發展為輕度心肌病
    測量2和6個月齡的心功能來檢查FthMCK / MCK小鼠的表型。測量血清天冬氨酸轉氨酶（AST），乳酸脫氫酶（LDH），心臟肌鈣蛋白I（cTn-I）和肌酸激酶-MB（CK-MB）這四種心臟損傷生物標志物的水平，發現6月齡FthMCK / MCK小鼠的所有四種酶均比對照組小鼠高。心力衰竭有關的三個基因Nppa，Nppb和Myh7在6月齡FthMCK / MCK小鼠心臟中表達增加。然而，2或6個月大時FthMCK / MCK小鼠并未發展心臟肥大，心臟組織切片顯示小鼠具有明顯的心臟纖維化。

2. FthMCK / MCK小鼠出現心臟鐵缺乏癥，并且ROS產生增加
    FthMCK / MCK小鼠在2個月和6個月時心臟鐵水平降低，但血清或骨骼肌鐵水平沒變化。受損心臟中轉鐵蛋白受體1下調和鐵輸出蛋白上調，反映FthMCK / MCK小鼠的鐵代謝異常。FthMCK / MCK小鼠體內氧化應激的增加。這些表明，心臟鐵蛋白的鐵存儲功能在維持心臟鐵穩態和防止氧化應激中起著關鍵作用。

3. 補充鐵可引起FthMCK / MCK小鼠嚴重左心室肥大和心臟損傷
    給FthMCK / MCK小鼠喂高鐵飲食（HID）4周。增加兩種基因型鼠的心臟鐵水平，小鼠心臟中的鐵蓄積較少，膳食鐵的補充并沒有改善臨床結果。小鼠出現明顯的左心室肥大和心/體重比增加，肺/體重比也增加，出現肺充血，顯示出典型心衰。小鼠心臟功能嚴重受損，血清心臟酶增加，左室肥大，體內心肌細胞線粒體紊亂，嵴密度降低。表明線粒體功能受損。

4. 高鐵喂養的FthMCK / MCK小鼠中，鐵誘導的心肌病與鐵死亡相關
    為確定FthMCK / MCK小鼠心力衰竭發展的分子機制，在喂食ND或HID的FthMCK / MCK小鼠和對照鼠（Fthflox / flox）中均進行RNA-seq分析。KEGG分析表明，鐵死亡和谷胱甘肽代謝在Fth缺乏小鼠心肌病中起重要作用。HID喂養的FthMCK / MCK小鼠心臟GSH水平降低，測量GSH合成和信號轉導中涉及的幾個關鍵基因，發現心臟Slc7a11的表達降低，引起胱氨酸攝取降低。心臟鐵死亡標記物Ptgs2增加，脂質過氧化增加。

5. 高鐵喂養的FthMyh6 / Myh6小鼠患有心臟鐵死亡并發展為LV肥大
    FthMyh6 / Myh6后代以預期的孟德爾比率出生，幾乎沒有心臟Fth的表達，HID喂養的FthMyh6 / Myh6小鼠出現左室肥大，血清LDL和CK-MB水平升高，心臟Myh7表達升高，有典型的心力衰竭表型，總心臟非血紅素鐵水平降低。鐵死亡水平升高，Slc7a11 mRNA水平、谷胱甘肽、谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽比率和胱氨酸含量降低。這些表明FthMyh6 / Myh6小鼠的表型與FthMCK / MCK小鼠基本相同，特別是在高鐵飲食時。

6. Ferrostatin-1可預防FthMCK / MCK小鼠中鐵超負荷引起的心臟損傷
    接下來，檢驗鐵死亡在肥厚型心肌病中的致病作用。HID喂養4周時間內，FthMCK / MCK小鼠腹膜內注射鐵死亡抑制劑Fer-1，發現Fer-1處理可保護HID喂養的FthMCK / MCK小鼠免受左室肥厚以及心臟損傷和心肌細胞死亡。

7. 過表達Slc7a11減少HID喂養的FthMCK / MCK小鼠的心臟鐵死亡
    發現在心肌細胞中過表達Slc7a11可恢復HID喂養FthMCK / MCK小鼠心臟GSH和胱氨酸水平，并降低鐵死亡。此外，Slc7a11過表達防止心臟肥大，心肌酶降低至對照水平，預防心臟收縮功能受損，完全預防心臟纖維化。以上表明在心肌細胞中過表達Slc7a11可以抑制心肌鐵死亡，并預防心力衰竭，從而改善Fth缺陷小鼠在鐵超載條件下的心臟功能。

總 結：
    1.產生兩種不同的心肌特異性Fth缺陷小鼠系，顯示出鐵水平減少，氧化應激增加和心臟鐵死亡。
    2.在Fth缺陷小鼠中補充鐵可通過抑制Slc7a11介導的谷胱甘肽生產引起心肌鐵死亡和肥大。
    3.在Fth缺乏的心肌細胞中過表達Slc7a11可通過增加細胞內谷胱甘肽水平減少心肌損傷。
    4.鐵蛋白在鐵死亡中的作用，其主要調控因子Slc7a11參與心肌病的治療，提示心肌病和心力衰竭的潛在新治療策略。