Free fatty acid receptor 4 cardioprotective effects in cardiac ischemic injury

冠心病 (CHD) 会导致心肌梗塞 (MI) 和 MI 后心力衰竭 (HF)，是一种  美国发病率和死亡率的主要原因。 w3-多不饱和脂肪酸，如二十碳五烯酸  (EPA)，改善冠心病和心力衰竭的治疗效果，但这是有争议的。 首先，几项低剂量 w3 试验显示  失败了，但最近使用高剂量 w3s（REDUCE-IT、OMEGA-REMODEL）的试验报告了结果的改善。  其次，w3-心脏保护作用的机制尚不清楚，但游离脂肪酸受体 4 (Ffar4) 是一种 GPCR  长链脂肪酸是解释 w3-心脏保护作用的一种新机制。 在小鼠中，我们是第一个  确定 EPA 可预防压力超负荷时的心脏纤维化和收缩功能障碍。 然而，EPA 并没有  融入心肌细胞或成纤维细胞，这是 EPA 心脏保护的传统机制。  或者，我们发现 Ffar4 在心脏中表达，并且 Ffar4 在体外心脏成纤维细胞中表达  足以预防 TGFb1 诱导的纤维化。 因此，我们假设 EPA-Ffar4 信号传导是  EPA 心脏保护所必需的。 然而，我们惊讶地发现 Ffar4 也具有 w3 独立性  影响。 在采用标准饮食、系统性删除 Ffar4 (Ffar4KO) 的小鼠中，我们发现 TAC 恶化  重塑，但没有过度的纤维化，突出了 Ffar4 在心肌细胞中的作用。 在肌细胞中，  我们发现 Ffar4 对于心脏保护性炎症基因的表达和激活  磷脂酶 A2 (PLA2)。 在人类中，我们发现 Ffar4 表达在人类 HF 中降低，并且 Ffar4  多态性与弗雷明汉后代的收缩功能障碍有关。 在这里，我们推荐一本小说  脂肪酸作为信号分子维持心脏稳态的范例。 我们假设  在心肌细胞中，Ffar4 充当独立于 w3 的心脏保护脂肪酸营养传感器，并且  Ffar4 对于 EPA 心脏保护是必需的。 我们提出四个目标。 1) 确定心肌细胞是否  Ffar4 对于防止缺血是必要的，心肌细胞特异性 Ffar4KO 小鼠 (CM-Ffar4KO) 将  遭受缺血再灌注 (I/R) 损伤，我们假设 CM-Ffar4KO 的结果更糟。 2) 至  定义 CM-Ffar4KO 小鼠 I/R 损伤后和缺氧后的心脏保护性 Ffar4 信号传导机制  培养的肌细胞，我们将测量细胞死亡、炎症细胞因子、PLA2 诱导的氧脂素，以及如何测量  影响巨噬细胞的募集。 3) 为了确定 Ffar4 是否对于 EPA 心脏保护是必要的，CM-Ffar4KO  吃 EPA 饮食的人会受到 I/R 损伤，我们假设 EPA 将无法减弱体内的重塑  CM-Ffar4KO。 4) 为了确定 Ffar4 的治疗潜力，遭受 I/R 损伤的野生型小鼠将  MI 后使用 Ffar4 激动剂 TUG-891 进行治疗。 在人类中，我们将测试 Ffar4 之间的关联  临床队列中的多态性和 CVD。  尽管越来越多的患者在心肌梗死后幸存下来，但心肌梗死后心力衰竭的人数仍在增加。 在这里，我们  建议 Ffar4 作为 1) 一种新型的心脏保护脂肪酸营养传感器，2) 一种潜在的治疗靶点  减弱 MI 后重塑，3) EPA 心脏保护的机制基础。

Coronary heart disease (CHD), leading to myocardial infarction (MI) and post-­MI heart failure (HF), is a  major cause of morbidity and mortality in the US. w3-­polyunsaturated fatty acids, like eicosapentaenoic acid  (EPA), improve outcomes in CHD and HF, but this is controversial. First, several trials with low-­dose w3s have  failed, but recent trials with high-­dose w3s (REDUCE-­IT, OMEGA-­REMODEL) report improved outcomes.  Second, the mechanism of w3-­cardioprotection is unclear, but free fatty acid receptor 4 (Ffar4), a GPCR for  long-­chain fatty acids, is a novel mechanism to explain w3-­cardioprotection. In mice, we were the first to  establish that EPA prevents cardiac fibrosis and contractile dysfunction in pressure overload. Yet, EPA was not  incorporated into cardiac myocytes or fibroblasts, the traditional mechanism for EPA cardioprotection.  Alternatively, we found that Ffar4 is expressed in the heart, and Ffar4 in cardiac fibroblasts in vitro was  sufficient and necessary to prevent TGFb1-­induced fibrosis. Thus, we hypothesized that EPA-­Ffar4 signaling is  necessary for EPA cardioprotection. However, we were surprised to find that Ffar4 also has w3-­independent  effects. In mice with systemic deletion of Ffar4 (Ffar4KO) on a standard diet, we found that TAC worsens  remodeling, but without exaggerated fibrosis, highlighting the role of Ffar4 in cardiac myocytes. In myocytes,  we found that Ffar4 was necessary for the expression of cardioprotective inflammatory genes and activation of  phospholipase A2 (PLA2). In humans, we found that Ffar4 expression is decreased in human HF, and Ffar4  polymorphisms are associated with contractile dysfunction in Framingham Offspring. Here, we propose a novel  paradigm where fatty acids function as signaling molecules to maintain cardiac homeostasis. We hypothesize  that in cardiac myocytes, Ffar4 functions as an w3-­independent cardioprotective, fatty acid nutrient sensor, and  that Ffar4 is necessary for EPA cardioprotection. We propose four aims. 1) To determine if cardiac myocyte  Ffar4 is necessary to protect against ischemia, cardiac myocyte-­specific Ffar4KO mice (CM-­Ffar4KO) will be  subjected to ischemia-­reperfusion (I/R) injury, and we hypothesize worse outcomes in the CM-­Ffar4KO. 2) To  define cardioprotective Ffar4 signaling mechanisms, following I/R injury in CM-­Ffar4KO mice and in hypoxia in  cultured myocytes, we will measure cell death, inflammatory cytokines, PLA2-­induced oxylipins, and how this  affects macrophage recruitment. 3) To determine if Ffar4 is necessary for EPA cardioprotection, CM-­Ffar4KO  on an EPA-­diet will be subjected to I/R injury, and we hypothesize EPA will fail to attenuate remodeling in the  CM-­Ffar4KO. 4) To determine the therapeutic potential of Ffar4, wild-­type mice subjected to I/R injury will  treated with the Ffar4 agonist TUG-­891 post-­MI. In humans, we will test for associations between Ffar4  polymorphisms and CVD in clinical cohorts.  Although more patients survive MI,  post-­MI HF is rising. Here, we  propose Ffar4 as 1) a novel cardioprotective, fatty acid nutrient sensor, 2) a potential therapeutic target to  attenuate post-­MI remodeling, and 3) the mechanistic basis for EPA cardioprotection.