心力衰竭（Heart Failure）是病理生理原因极其复杂的疾病,诊断和治疗难度大,病死率极高。临床上治疗心力衰竭的药物有助于缓解症状但治愈率低,而且目前研究发现的许多心力衰竭的治疗靶点均具有成药性低等缺点,因此发现心力衰竭疾病新的关键靶点极其重要,这不仅有助于多靶点治疗,也有助于在心衰的治疗上有关键的突破。本研究采用阿霉素进行大鼠心力衰竭模型的建立,进行无靶向代谢组学和TMT标记定量蛋白质组学研究。首先,进行以UPLC-Q-TOF/MS技术为基础的无靶向代谢组学研究,获取阿霉素致大鼠心力衰竭的差异代谢物;其次,进行以TMT标记技术为基础的定量蛋白质组学研究,获得阿霉素致大鼠心力衰竭的差异蛋白;最后将两组学数据进行关联整合分析,寻找与心力衰竭之间起着桥梁作用的差异蛋白和小分子代谢产物,筛选出关键靶点及代谢通路,并采用Western bolt方法对相关的节点蛋白进行验证。主要研究结论如下:1.本研究以阿霉素为模型药来构建大鼠心力衰竭模型。超声指标结果显示,与空白组相比,模型组的EF、FS、LVPW,s均有明显降低（p<0.01）,LVPW,d呈降低趋势（p<0.05）,LVID,d、LVID,s显著性增大（p<0.01）,说明阿霉素对大鼠心脏收缩功能和心脏结构均造成了严重损伤;生化结果显示,与空白组相比,模型组的LDH、CK和CK-MB三个指标均呈显著升高的趋势（p<0.01）,表明大鼠心脏功能受损严重;病理组织学观察结果表明大鼠心肌组织损伤严重。综合以上结果可证实阿霉素致大鼠心力衰竭模型的成功复制。2.为了获取心力衰竭差异代谢标志物,采用UPLC-Q-TOF/MS技术对大鼠血浆样本进行无靶向代谢组学分析。经方法学验证、数据前处理等操作后,对数据进行了多元统计学分析,共筛选了色氨酸、酪氨酸、谷氨酰胺、α-酮戊二酸等21个心力衰竭潜在生物标志物。随后采用ROC曲线和聚类分析两种方式对筛选的生物标志物进行诊断分析,结果表明这21个生物标志物对诊断心力衰竭具有较好的准确性。最后基于Met PA数据库对这些标志物及其变化趋势进行分析,推测心力衰竭主要涉及能量代谢、氨基酸代谢、脂肪酸代谢和甘油磷脂代谢,为心力衰竭的机制研究提供了可靠依据。3.基于TMT标记结合LC-MS/MS技术对心肌组织进行定量蛋白质组学分析,鉴定并定量出278个表达发生显著性变化的蛋白,其中118个蛋白发生上调,160个蛋白发生下调。聚类分析结果表明差异蛋白可有效将两个组分开,说明差异蛋白筛选的合理性。对差异蛋白进行GO功能富集分析,发现心力衰竭与代谢产物和能量的生成、ATP代谢过程、嘌呤核糖核苷酸代谢过程、呼吸电子传输链、葡糖糖分解代谢等重要生物过程密切相关。除此之外,KEGG通路富集分析,发现谷胱甘肽代谢、糖酵解、心肌收缩等信号通路在心力衰竭中发挥重要作用。通过对以上通路进行分析和讨论后,发现心力衰竭与氧化应激、能量代谢紊乱和心肌细胞Ca²⁺失衡等密切相关,为后续整合分析奠定了基础。4.基于代谢组学和蛋白质组学的结果,将二者数据进行交汇分析后发现Acaa2、Atp5j等25个差异蛋白与心力衰竭差异代谢物联系紧密,涉及的通路主要包括脂肪酸代谢、糖酵解、氨基酸代谢、甘油磷脂代谢、谷胱甘肽代谢以及心肌收缩。推测心力衰竭的重要机制是脂肪酸代谢和糖代谢的异常干扰了下游TCA循环使心肌供能不足,引起心脏ROS蓄积共同导致钙离子稳态影响心脏收缩功能。除此之外,这些蛋白大多数位于通路下游,因此找到上游关键靶蛋白极为重要。本实验还运用String数据库的蛋白预测功能,选取了蛋白质组学结果中发挥重要作用的蛋白和已知的阿霉素靶点蛋白来共同预测上游蛋白,最终富集出上游潜在关键靶点蛋白PTP1B,推测PTP1B可能是纠正心肌能量代谢紊乱及氧化应激的潜在关键靶标,这为心力衰竭疾病的有效治疗提供了一条新的思路。5.基于发现的潜在靶点蛋白PTP1B及其下游通路,本实验还采用Western blot技术检测下游IRS、HIF-1α、Nrf2以及HK-2的表达。结果表明与空白组相比,模型组中IRS蛋白的表达水平显著性上升,p-IRS1、HIF-1α、Nrf2以及HK-2蛋白的表达水平显著性下降,说明PTP1B在供能不足与氧化应激共同导致的心肌收缩失常从而引发心力衰竭中发挥着重要作用,可作为治疗心力衰竭的一个重要潜在靶点。这不仅为心力衰竭提供了一个新的治疗靶点,还为后续的新药研发等提供了新的策略,但本研究中仅进行了初步的验证,因此还需要进一步从细胞和动物水平对靶蛋白进行功能验证。