核受体亚家族4 A组成员1通过过氧化物酶体增殖激活受体γ共激活因子1α/核呼吸因子1/转录因子A线粒体轴抑制线粒体功能，从而加剧心脏重塑

《Stroke: Vascular and Interventional Neurology》：Nuclear Receptor Subfamily 4 Group A Member 1 Exacerbates Cardiac Remodeling by Inhibiting Mitochondrial Function Through the Peroxisome Proliferator‐Activated Receptor γ Coactivator‐1α/Nuclear Respiratory Factor 1/Transcription Factor A Mitochondrial Axis

本研究揭示核受体亚家族4成员1（NR4a1）通过抑制PGC1α/NRF1/TFAM轴导致线粒体功能障碍，加剧TAC诱导的心脏肥大和心力衰竭。体内外实验均证实NR4a1敲低或PGC1α激活可改善心肌重塑和线粒体功能，为靶向NR4a1和PGC1α治疗心力衰竭提供新思路。

　　心脏衰竭（Heart Failure, HF）是许多心血管疾病发展的终末阶段，其特征包括心脏结构、功能和代谢的显著改变。随着全球范围内心脏衰竭的发病率持续上升，其病死率也在逐步增加，这使得深入研究心脏衰竭的潜在机制成为改善患者预后的重要课题。心脏肥大在心脏衰竭和病理心脏重塑过程中发挥着关键作用，常伴随心脏功能障碍、心肌纤维化和线粒体功能障碍等病理变化。尽管近年来在医学管理和循证治疗方面取得了进展，但多数干预措施主要集中在缓解症状上，未能从根本上逆转疾病进程。因此，探索心脏肥大和心脏衰竭的机制对于开发新的治疗策略具有重要意义。

线粒体功能障碍是心脏衰竭发展过程中的一个核心病理特征，其不仅影响心脏的能量代谢，还与疾病的发生发展密切相关。线粒体功能异常包括代谢底物使用改变、线粒体氧化磷酸化活动受损、氧化应激增加以及线粒体动力学异常等。这些失衡现象导致能量代谢紊乱，最终引发心脏功能的不可逆恶化。此外，线粒体功能障碍还会促进活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）的生成和细胞色素C（Cytochrome C）的胞浆释放，从而加速程序性细胞死亡和心脏损伤，进一步推动心脏衰竭的进展。鉴于此，针对线粒体功能障碍和生物性能的干预策略正逐渐成为改善心脏衰竭症状和心脏重塑的重要方向。

核受体亚家族4组A成员1（NR4a1，也被称为NUR77、TR3和NGFI-B）是一种即时早期反应基因，参与多种细胞活动，包括细胞凋亡、葡萄糖和脂质代谢、炎症反应和细胞分化等。NR4a1包含三个典型功能结构域：N端区域（转录激活功能1）、DNA结合域和配体结合域。已有研究表明，Serpina3c可以通过促进NR4a1的乙酰化来抑制ENO1的转录，从而避免糖酵解的过度激活，并在心肌梗死后调节心脏重塑。此外，NR4a1还被发现会加剧心肌缺血/再灌注损伤，通过抑制线粒体结构和功能的破坏。最近，有研究显示纤维生长因子1可以通过调节AMPK介导的NR4a1表达抑制来预防糖尿病诱导的线粒体碎片化和氧化应激。值得注意的是，我们的前期研究已经表明，Semaglutide可以通过优化能量底物利用，通过Creb5/NR4a1轴逆转雄性小鼠的心脏重塑，但NR4a1如何影响线粒体的具体机制尚不清楚。

虽然NR4a1在多种疾病中被证实对线粒体功能具有调节作用，但其在心脏肥大、心脏衰竭和线粒体能量代谢中的具体角色和作用机制仍需进一步研究。本研究首次揭示了NR4a1作为心脏肥大和心脏衰竭的新驱动因子。通过构建NR4a1过表达和敲低的小鼠模型，我们发现NR4a1的过表达显著加重了横纹肌主动脉缩窄（Transverse Aortic Constriction, TAC）诱导的心脏重塑和心脏功能障碍，而NR4a1的敲低则能够有效缓解这些病理变化。我们的研究还表明，NR4a1通过抑制PGC1α/NRF1/TFAM轴，影响线粒体的生物能量代谢，从而导致线粒体功能障碍。这些发现提示，针对NR4a1及其与PGC1α的相互作用可能为心脏肥大和心脏衰竭的治疗提供新的策略。

在实验方法方面，我们采用TAC手术建立小鼠模型，同时使用苯乙醇胺（Phenylephrine）处理新生大鼠心肌细胞以构建体外模型。通过腺相关病毒9（AAV9）进行NR4a1的过表达或敲低，以评估其在心脏肥大中的作用。为了进一步探讨NR4a1对线粒体功能的影响，我们利用PGC1α心脏特异性敲除小鼠进行后续实验。通过超声心动图分析，我们观察到NR4a1的过表达显著降低了小鼠的心脏射血分数（LVEF）和左心室缩短分数（LVFS），同时增加了左心室内部收缩末期直径（LVIDs）和左心室容积，这些变化均表明心脏功能的恶化。相反，NR4a1的敲低则能够改善这些指标，表明其具有潜在的保护作用。

在组织和细胞水平的组织学分析中，我们使用苏木精-伊红（HE）染色和小麦胚凝集素（WGA）染色来评估心肌肥大的程度，并通过皮尔克里苏红（PSR）染色来观察心肌纤维化的程度。结果表明，NR4a1的过表达显著加重了TAC诱导的心肌肥大和纤维化，而NR4a1的敲低则有效缓解了这些病理变化。此外，我们还发现NR4a1的敲低可以减轻心脏炎症，表现为炎性细胞浸润减少和炎性因子水平降低。

为了进一步阐明NR4a1如何影响线粒体功能，我们使用了海马斯通分析仪（Seahorse XFe24）评估线粒体呼吸功能。通过刺激新生大鼠心肌细胞（NRVMs）并测量其氧消耗率（OCR），我们发现NR4a1的敲低能够显著改善由苯乙醇胺诱导的线粒体功能障碍，表现为基础呼吸、ATP生成耦合呼吸和最大呼吸的显著提升。同时，我们还进行了透射电镜（TEM）分析，观察到NR4a1的过表达导致线粒体基质肿胀和嵴缩短，而其敲低则逆转了这些结构异常。此外，我们测量了线粒体DNA（mtDNA）与核DNA（nDNA）的比例，发现NR4a1的过表达导致线粒体数量减少，而其敲低则能够恢复线粒体的丰度。

在分子机制方面，我们通过蛋白质印迹（Western Blotting）和定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）分析了PGC1α、NRF1和TFAM的表达水平。结果显示，NR4a1的过表达显著抑制了PGC1α的表达，而其敲低则能够恢复PGC1α的表达水平，从而改善线粒体结构和功能。PGC1α通过调控NRF1/TFAM轴参与线粒体生物合成，而NR4a1的抑制作用则导致这一通路的失活，最终引发线粒体功能障碍。此外，我们还发现，通过使用PGC1α的转录激活剂ZLN005，可以逆转由NR4a1过表达导致的线粒体功能障碍，进一步验证了PGC1α在这一过程中的关键作用。

综上所述，本研究揭示了NR4a1通过抑制PGC1α/NRF1/TFAM轴，导致线粒体生物能量代谢受损，从而推动心脏肥大和心脏衰竭的发展。这一发现不仅加深了我们对心脏衰竭与线粒体功能障碍之间关系的理解，也为开发针对心脏肥大和心脏衰竭的新疗法提供了理论依据。此外，本研究还表明，PGC1α的激活能够有效改善由NR4a1过表达引发的线粒体功能障碍，提示针对这一通路的干预可能具有重要的临床应用价值。未来的研究需要进一步探索NR4a1的具体结构域及其在调控PGC1α中的作用机制，同时也应结合人类样本进行验证，以推动相关治疗策略的临床转化。