心力衰竭（heart failure,HF）大概有50%的患者是射血分数保留型心力衰竭（heart failure with preserved ejection fraction,HFpEF）。使用传统治疗HF药物对HFpEF患者进行的随机临床试验未能证明可以明显减少其死亡率。目前多个临床研究表明,钠葡萄糖共转运蛋白-2（sodium-glucose cotransporters-2,SGLT-2）抑制剂可以显著降低主要复合终点事件（心血管死亡与因心衰住院）发生率,改善慢性HF（无论射血分数如何、无论是否合并糖尿病）。这其中包括SGLT-2抑制剂之一的卡格列净（canagliflozin,CANA）。但SGLT-2抑制剂使HF患者获益的机制尚不完全明确。有研究显示SGLT-2抑制剂可以改善射血分数减低型心力衰竭（heart failure with reduced ejection fraction,HFrEF）患者心脏收缩功能,其机制可能与使心肌葡萄糖和脂肪酸氧化代谢正常化,增加生酮作用,从而增加心脏ATP产生有关。CANA通过诱导激活肝脏分解代谢途径转录因子,来增加脂肪酸氧化及生酮作用。抑制SGLT-2促进尿糖排出会触发类似禁食的转录模式并引起热量限制,从而激活肝脏沉默信息调节因子1（silent information regulation 1,SIRT1）/过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子-1α（peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator-1 alpha,PGC-1α）途径维持血糖水平,导致葡萄糖代谢发生改变。同样的,热量限制也会激活心肌的SIRT1/腺苷5-单磷酸活化蛋白激酶（adenosine 5’-monophosphate-activated protein kinase,AMPK）/PGC-1α途径,但SGLT-2抑制剂引起的热量限制能否在高血压致HFpEF大鼠的心肌激活上述途径仍未可知。为进一步探索其可能的机制,我们用8%高盐喂养Dahl盐敏感（Dahl salt-sensitive,DSS）大鼠来诱导高血压致左心室舒张功能障碍,并同时予CANA干预治疗12周,利用代谢组-蛋白组学联合分析CANA对大鼠心肌代谢及心脏功能的影响,并探索CANA可能的作用机制。另外我们从临床收集慢性HF病例来进一步分析心肌关键代谢物丙酮酸表达水平及其与心功能的关系,为心脏代谢治疗提供新靶点。第一部分高血压射血分数保留型心衰动物模型的建立和评价目的:通过8%高盐饲料喂养DSS大鼠12周后建立慢性HFpEF模型,并评价CANA用药干预的安全性。方法:1.30只7周龄DSS雄性大鼠,随机分为10只8%高盐饮食（high-salt diet,HSD）来建立慢性HFpEF模型组,10只8%HSD同时联合卡格列净20mg/kg/d灌胃干预治疗组（HSD+CANA）,10只0.3%低盐饮食（normal-salt diet,NSD）作为空白对照组。2.共喂养12周并监测大鼠血压、体重、进食量、精神状态、外貌体征等一般情况。3.代谢笼系统监测24 h进水量、食物摄入量、活动距离和24 h尿液并行口服葡萄糖耐量实验。4.收集DSS大鼠血清,应用自动生化分析仪检测血清中白蛋白、甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇（low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C）、肌酐、血钠、3-羟基丁酸以及大鼠随机尿生化,包括尿糖、尿钠、尿蛋白、尿肌酐。5.ELISA方法检测血清BNP含量。6.大鼠心脏超声检查指标包括:左室前壁舒张末期厚度、左室前壁收缩末期厚度、左室舒张末期内径、左室收缩末期内径、左室后壁收缩末期厚度、左室后壁舒张末期厚度、左室射血分数（left ventricular ejection fraction,LVEF）、左室短轴缩短率、E/A值。结果:1.CANA治疗12周后,CANA+HSD组DSS大鼠比其他两组的体重、心脏重量、心脏体重比均明显降低,而尿量、饮水及进食量明显增多。HSD+CANA组大鼠活动距离与NSD组相比无明显统计学差异。2.8%高盐喂养12周,HSD组大鼠收缩压及舒张压明显升高,联合CANA治疗组与HSD组相比,收缩压（176.30±12.25 vs.211.38±12.89mm Hg,P＜0.01）,舒张压（101.50±11.14 vs.134.25±18.08mm Hg,P＜0.01）均有所下降。3.8%高盐喂养12周,HSD、HSD+CANA组与NSD组相比,大鼠的尿糖、尿钠、尿蛋白均明显升高,且有统计学差异。高盐饮食联合CANA治疗12周后,HSD+CANA组的尿糖增多,而尿蛋白明显减少。高盐喂养12周后,HSD组的血肌酐及尿肌酐明显升高,联合CANA治疗12周后血、尿肌酐均有下降,但仅有尿肌酐有统计学差异。CANA显著增加DSS大鼠血液循环中3-羟基丁酸浓度。所测三组血脂指标均无统计学差异。4.三组DSS大鼠的口服糖耐量实验曲线下面积及血清胰岛素水平无明显统计学差异。5.8%高盐饲料喂养12周后,HSD组DSS大鼠的平均E/A＜1、LVEF＞60%且血清BNP明显升高。联合CANA治疗12周后平均E/A＞1,BNP、左室前壁舒张末期厚度、左室舒张末期内径、左心室质量较HSD组明显降低,且有统计学差异。小结:1.8%高盐饲料喂养DSS大鼠12周后建立HFpEF模型,符合高血压所致的左室舒张功能障碍的模型特点。2.CANA在降低血压的同时,还有减轻体重、利尿、减少尿肌酐及尿蛋白的作用,但不影响正常血糖。3.8%高盐饲料喂养12周后,DSS大鼠出现左心室肥厚和舒张功能障碍,而CANA可以减轻上述改变。第二部分卡格列净对Dahl盐敏感大鼠心室重构及氧化应激的影响目的:观察8%高盐饲料喂养DSS大鼠12周后心室结构及氧化应激相关指标的改变,并进一步分析CANA对DSS大鼠心室重构及氧化应激的影响。方法:1.分别进行Masson、小麦胚凝集素染色,分析三组大鼠左心室肌间质胶原纤维面积和心肌细胞横截面积。2.用实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR,qRT-PCR）检测心肌组织中α-MHC和β-MHC的m RNA表达水平。3.用Western Blotting检测心肌组织中NADPH氧化酶4（NADPH oxidases4,NOX4）的蛋白表达水平。4.用中晚期氧化蛋白产物（address ownership proof protocol,AOPP）试剂盒检测心肌组织AOPP的含量。结果:1.小麦胚凝集素、Masson染色结果分别显示HSD组大鼠左心室肌细胞横截面积、心肌间质胶原纤维明显增加。经CANA治疗12周后,明显减少了心肌细胞截面积及心肌间质纤维化,均有统计学差异。2.肌球蛋白重链亚型β-MHC/α-MHC比值是心脏肥大的标志。HSD组大鼠比值明显升高,经CANA治疗后β-MHC/α-MHC比值明显降低,且有统计学差异。3.HSD组大鼠心肌AOPP高于NSD对照组,CANA治疗12周后明显降低,有统计学差异。在HSD组心肌中NOX4蛋白表达水平明显增多,在HSD+CANA组有所下降,有统计学差异。小结:1.经8%高盐饲料喂养12周后的DSS大鼠出现左室心肌细胞肥大、心肌间质纤维化增多等结构重构;CANA可减轻上述病理改变。2.经8%高盐饲料喂养12周后的DSS大鼠左室心肌氧化应激指标AOPP水平及NOX4蛋白表达明显升高;CANA可通过减少氧化应激来改善心室重构。第三部分卡格列净对Dahl盐敏感大鼠心肌代谢的影响及其作用机制目的:用代谢组-蛋白组学联合分析应用CANA12周后对8%高盐饲料喂养的DSS大鼠心肌代谢的影响,并探索CANA改善心功能及调节心肌代谢的可能机制。方法:1.LC-MS/MS代谢组学检测DSS大鼠左心室肌组织的代谢物的改变。2.TMT同位素标记的蛋白组学检测DSS大鼠左心室肌组织的代谢酶的改变。3.测定DSS大鼠心肌组织ATP的浓度。4.Western Blotting检测大鼠心肌组织中Pdk4、Ndufb4、Bdh1、Acox1、Ehhadh、Acadsb、AMPK、p-AMPK、SIRT1、PGC-1α蛋白表达水平。5.qRT-PCR检测心肌组织中SIRT1和PGC-1α的m RNA的表达水平。6.用免疫组化染色进一步检测心肌组织中p-AMPK、SIRT1和PGC-1α的蛋白表达水平。结果:1.从非靶向LC-MS/MS代谢组学分析CANA对DSS大鼠心肌代谢物质的影响。联合CANA治疗后,与HSD组大鼠相比,糖代谢产物包括丙酮酸、葡萄糖、甘油醛、葡萄糖酸内酯、木糖醇有所减少,但仅葡萄糖、甘油醛、木糖醇达到统计学差异。相反的3-羟基十四酸、5Z十二烯酸、神经酸、胆固醇硫酸酯、油酸乙酯、蓖麻油酸、3-羟基癸酸等脂肪酸氧化代谢降解产物增加。其中5Z十二烯酸、蓖麻油酸、油酸乙酯为单不饱和脂肪酸。二十二碳六烯酸在CANA治疗后明显增多。联合CANA治疗后,与HSD组相比,心肌酮3-羟基丁酸有增加趋势,缬氨酸、异亮氨酸有较少趋势,但均无统计学差异。2.心肌非靶向TMT同位素标记的蛋白质组学分析显示与HSD相比,在CANA治疗12周后虽然检测到的糖代谢相关蛋白Gpi、Dlat、G6pdx、Slc2a1、Pgm1、Pygb、Ugp2被下调,但无明显统计学差异,仅参与糖基化的Stt3b蛋白显著性下调。而三羧酸循环、线粒体电子传输链相关蛋白以及脂肪酸β-氧化、生酮的蛋白表达被明显上调,包括Pdk4、Ndufb4、COX2、Cox4i1、Cox5b、Cox6a1、Acox1、Acaa1a、Ehhadh、Plin2、Acadsb、Gpam、Hmgcs2。支链氨基酸降解通路的关键酶Bckdk、Bckdha经CANA治疗后虽有增加趋势,但无明显统计学差异,仅与异亮氨酸代谢有关的Pccb蛋白显著性上调。3.HSD组ATP水平比NSD组显著降低,联合CANA治疗12周后ATP水平呈上升趋势,但未达到统计学显著性差异（P=0.27）。4.Western Blotting、qRT-PCR结果显示与HSD组相比,CANA干预后p-AMPK、SIRT1、PGC-1α蛋白表达水平及SIRT1、PGC-1α的m RNA表达水平均显著升高,免疫组化显示与HSD组相比,CANA治疗后p-AMPK、SIRT1和PGC-1α蛋白表达水平亦显著升高,且均有统计学差异。小结:1.CANA增加HFpEF的DSS大鼠心肌组织脂肪酸氧化代谢,促进生酮作用,并上调三羧酸循环和线粒体电子传输链相关蛋白的表达。2.CANA很可能是通过激活AMPK/SIRT1/PGC-1α信号通路来调节HFpEF的DSS大鼠心肌代谢,减少氧化应激并改善心脏舒张功能的。第四部分丙酮酸在不同左室射血分数心力衰竭患者中的表达水平及其与心功能的相关性目的:分析丙酮酸在不同LVEF心衰患者中的表达水平,探讨其与心功能的相关性。方法:1.选取2020年11月至2021年6月于河北省人民医院心内科确诊并接受治疗的HF患者,纳入标准符合《中国心力衰竭诊断和治疗指南2018》中的关于HFpEF或HFrEF诊断标准,共纳入60例符合标准的患者。同时选取同期因其他疾病就诊非HF患者31例作为对照组。对所有纳入患者进行一般临床情况采集,包括:年龄、性别、身高、体重、吸烟、饮酒史、既往慢性病史、临床用药、入院时血压情况和临床相关化验指标及心脏超声心动图。2.依据纳入标准分为:HFpEF组、HFrEF组及非HF对照组,所有患者收集血浆样本,用丙酮酸试剂盒测定其含量。3.采用SPSS 25.0软件进行数据分析,正态分布的计量资料用（mean±SD）表示,多组间比较采用单因素方差分析。非正态分布的计量资料以M（Q1,Q3）表示,多组间比较采用Kruskal-Wallis H秩和检验。计数资料以频数和百分率表示,采用χ~2检验和Fisher精确概率法。采用Spearman相关性分析丙酮酸、LVEF与各指标的相关性。多因素logistic回归分析与HFrEF相关的影响因素。以P＜0.05为差异有统计学意义。结果:1.三组患者在年龄、体质量指数、舒张压、吸烟史、他汀类服药史均无统计学差异。HFrEF组患者以男性居多,与对照组相比有统计学差异。HFrEF组收缩压与对照组相比明显降低,且有统计学差异。2.三组患者白蛋白、谷丙转氨酶、甘油三酯、空腹血糖水平相比无统计学意义。HFrEF组NT-proBNP水平明显高于HFpEF及对照组,LVEF明显低于对照及HFpEF组。丙酮酸随着LVEF的下降呈上升趋势,HFrEF组丙酮酸水平高于对照组,且差异有统计学意义（53.46±24.39 vs.40.22±14.93μg/m L,P＜0.05）。HFrEF及HFpEF组肌酐均明显高于对照组。三组的血脂指标相比,HFrEF和HFpEF组LDL-C、总胆固醇均明显低于对照组,而HFrEF组高密度脂蛋白胆固醇明显高于对照及HFpEF组,且均有统计学差异。3.Spearman相关性分析:丙酮酸与LVEF呈负相关（r=-0.271,P=0.009）;LVEF与男性、肌酐、NT-proBNP呈负相关,与收缩压、HDL-C呈正相关。4.进行多因素Logistic回归分析:以发生HFrEF作为因变量（HFpEF及对照组赋值为0,HFrEF赋值为1）,将性别、收缩压、白蛋白、总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、肌酐、NT-proBNP、丙酮酸作为自变量。分析结果显示丙酮酸[OR=1.040,95%CI（1.007,1.073）,P＜0.05]仍是HFrEF的正向影响因素。小结:慢性HF患者的血浆丙酮酸水平较非HF患者升高,丙酮酸是慢性HFrEF的正向影响因素。