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Mouse strain-specific responses of mitochondrial respiratory function and cardiac hypertrophy to isoproterenol treatment

LI Shuang-Ling^1,2, WANG Shun^1,2, HE Yuan^1,2, ZHENG Di^1,2, LYU Jian^1,2, GUO Ning-Ning^1,2, GUO Ying-Ying^1,2, LI Li-Li^1,2, FAN Ming-Xia³, WANG Zhi-Hua^1,3,*

¹Department of Cardiology, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan 430060, China；²Central Laboratory, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan 430060, China；³Animal Center, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan 430060, China

Abstract

心肌肥厚是各种心血管疾病共同的病理过程，最终发展为心力衰竭。本文旨在研究不同品系小鼠在肥大刺激后表现出的不同病理学特征。通过动物微量注射泵泵入异丙肾上腺素(isoproterenol, ISO)诱导A/J和FVB/nJ小鼠心肌肥厚，用超声心动图监测心脏形态和功能。从各组小鼠心脏中分离线粒体，检测其氧化磷酸化功能。结果显示，两种品系小鼠在1周ISO处理后均表现出心脏收缩功能的代偿性增强。A/J小鼠(而非FVB/nJ小鼠)在3周ISO处理后出现明显的心肌肥厚，主要表现为左室后壁厚度、心重/体重比、心肌细胞横截面积和心肌肥大标志物表达均显著增加。与FVB/nJ小鼠相比，A/J小鼠心脏含有更高的线粒体DNA拷贝数；且无论是在复合物I底物还是复合物II底物中，A/J小鼠线粒体在state III时的耗氧速率都更高。ISO处理对两种品系小鼠心脏线粒体呼吸控制率没有显著影响，但显著抑制两种品系小鼠自复合物II底物产生的ADP/O比值。在ISO处理后，A/J小鼠线粒体自复合物I底物产生的ADP/O比值下降了约50%，而FVB/nJ小鼠不受影响。以上结果提示，相对于FVB/nJ小鼠，A/J小鼠线粒体呼吸链的完整性较差，这可能是其易受ISO诱导产生心肌肥厚的原因之一。

Key words: mouse strain; cardiac hypertrophy; isoproterenol; mitochondria; oxidative phosphorylation; ADP/O ratio

Received: 2020-08-17　　Accepted: 2021-03-22

Corresponding author: 王志华　　E-mail: zhihuawang@whu.edu.cn

DOI: 10.13294/j.aps.2021.0041

Citing This Article：

LI Shuang-Ling, WANG Shun, HE Yuan, ZHENG Di, LYU Jian, GUO Ning-Ning, GUO Ying-Ying, LI Li-Li, FAN Ming-Xia, WANG Zhi-Hua. Mouse strain-specific responses of mitochondrial respiratory function and cardiac hypertrophy to isoproterenol treatment. Acta Physiol Sin 2021; 73 (3): 459-470