Free fatty acid receptor 4 cardioprotective effects in cardiac ischemic injury

冠心病（CHD）是一种常见的心血管疾病，可导致心肌梗死（MI）和心肌梗死后心力衰竭（HF）。 是美国发病和死亡的主要原因。ω-3-ω多不饱和脂肪酸，如二十碳五烯酸 (EPA)，改善CHD和HF的结局，但这是有争议的。首先，几个低剂量的W133试验表明， 失败了，但最近的试验与高剂量的wm 3s（REDUCE-REMODEL，欧米茄-REMODEL）报告改善的结果。 第二，wf 3-kD心脏保护的机制尚不清楚，但游离脂肪酸受体4（Ffar 4），一种GPCR， 长链脂肪酸是一种新的机制，以解释wt 3-心肌保护。在小鼠中，我们是第一个 建立EPA可预防压力超负荷时心脏纤维化和收缩功能障碍。然而，EPA没有 EPA的心脏保护作用的传统机制是将EPA掺入心肌细胞或成纤维细胞。 另外，我们发现Ffar 4在心脏中表达，并且在体外心脏成纤维细胞中Ffar 4被表达。 这是预防TGF β 1-β诱导的纤维化所必需的。因此，我们假设EPA-Ffar 4信号传导是 EPA的心脏保护作用。然而，我们惊讶地发现，Ffar 4也具有w = 3-n独立性， 方面的影响.在标准饮食的Ffar 4系统性缺失（Ffar 4KO）小鼠中，我们发现TAC抑制了Ffar 4KO的表达。 重构，但没有过度的纤维化，突出了Ffar 4在心肌细胞中的作用。在肌细胞中， 我们发现，Ffar 4对于心脏保护性炎症基因的表达和激活 磷脂酶A2（PLA 2）。在人类中，我们发现Ffar 4表达在人HF中降低，并且Ffar 4表达在人HF中降低。 多态性与脆性后代的收缩功能障碍有关。在这里，我们提出一个新的 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，Ffar 4作为一种不依赖于wt 3的心脏保护性脂肪酸营养传感器发挥作用， Ffar 4是EPA心脏保护所必需的。我们提出四个目标。1)为了确定心肌细胞 Ffar 4是保护免于缺血所必需的，将心肌细胞特异性Ffar 4KO小鼠（CM-Ffar 4KO） 缺血-再灌注（I/R）损伤，我们假设CM-Ffar 4KO的结果更糟。2)到 在CM-Ffar 4基因敲除小鼠I/R损伤后和缺氧条件下， 培养的心肌细胞，我们将测量细胞死亡，炎症细胞因子，磷脂酶A2-β诱导的氧化脂质，以及这是如何发生的。 影响巨噬细胞的募集3)为了确定Ffar 4是否是EPA心脏保护所必需的，CM-1检测Ffar 4KO 将受到I/R损伤，我们假设EPA将无法减弱I/R中的重塑。 CM-Ffar4KO。4)为了确定Ffar 4的治疗潜力，将经历I/R损伤的野生型小鼠与Ffar 4一起进行免疫组化。 在AMI后用Ffar 4激动剂TUG-891治疗。在人类中，我们将测试Ffar 4 多态性和CVD在临床队列。 尽管更多的患者在心肌梗死后存活，但心肌梗死后心力衰竭的发生率正在上升。这里我们 提出Ffar 4作为1）一种新的心脏保护性脂肪酸营养传感器，2）一种潜在的治疗靶点， 减弱心肌梗死后重构，和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.