慢性运动或患有心脏疾病会引起心脏肥大。疾病的刺激，如高血压，引起的心脏肥大通常会发展成为心脏病并伴随着增高的死亡率。然而运动引起的心脏肥大是可逆的，可预防心血管疾病。很多学者对于心脏的生理性肥大和病理性肥大之间的差异非常感兴趣，以期望能够发现新的治疗靶点。大量的研究表明生理性肥大和病理性肥大的功能、结构和代谢都存在着显著差异，信号通路、mRNAs和蛋白都对表型差异有贡献。然而目前还没有从脂代谢角度去研究的相关机制的报道。今年9月最新的《Cell Reports》上就发表了一篇利用脂质组学解析生理性和病理性心脏肥大的脂代谢差异。

1. 实验小鼠各项特征参数表征

这篇文章中作者采用游泳训练诱导生理性心脏肥大，横向主动脉狭窄手术诱导病理性心脏肥大。

与Non-Swim小鼠相比，经过4周游泳训练的小鼠心脏重量/胫骨长度[HW/TL]比率增加，心脏明显肥大。

与假手术组（Sham）相比，接受TAC-MOD手术的小鼠在第四周显示轻度心脏重塑， HW /TL、心房重量/胫骨长度[AW /TL]、肺重量/胫骨长度[LW /TL]比率无明显增加，左室短轴缩短率FS保持不变，表明心脏功能正常。与sham和接受TAC-MOD手术的小鼠相比，接受TAC-SEV手术的小鼠的心脏肥大，HW / TL，AW / TL和LW / TL比率均显著升高，FS指数下降，左心室壁厚增加，心脏纤维化的程度更高，心脏功能受损。ANP、BNP等心脏病标志物的基因表达量显著升高。

2. 心脏脂质组结果分析

• PCA分析

对心脏中所有检测到的脂质分子进行PCA分析，从图中可以看出Swim和Non-Swim组区分明显；TAC-SEV和Sham组同样区分明显，TAC-MOD与Sham组则较为相似。

• 脂质亚类分析

与Non-Swim组相比，Swim组大多数的脂质亚类都是下调。让人没有想到的是泛醌却在Swim组显著上调。PC（O）、PE（O）、PE（P）等在游泳组心脏中含量下降的磷脂分子却在TAC小鼠中未发生变化。尽管PCA分析显示TAC组之间存在差异，但是在脂质亚类层面TAC-MOD 和TAC-SEV组心脏的脂代谢却非常相似。与Sham组对比，溶血磷脂LPE（P）在TAC-SEV组显著下调。

• 脂质分子分析

通过心脏脂质分子层面的分析，结果显示：（1）104种脂质分子在Non-Swim组与Swim组之间存在显著差异；（2）只有11种脂质分子在TAC-MOD与Sham组之间存在显著差异；（3）100种脂质分子在TAC-SEV与Sham组之间存在显著差异。部分鞘脂在Swim组下调，在TAC-MOD 和TAC-SEV组上调，但是又有另外一部分鞘脂变化的趋势正好相反，因此这也解释了为什么鞘脂在脂质亚类层面上变化不显著。大多数的磷脂在TAC-SEV组上调，在TAC-MOD中没有变化，在Swim组既有上调也有下调。

3. 血浆脂质组结果分析

• PCA分析

对血浆中所有检测到的脂质分子进行PCA分析，从图中可以看出Swim和Non-Swim组区分明显，而TAC-SEV、TAC-MOD和Sham组区分不明显。这样的结果也许并不奇怪，因为游泳训练属于系统性干预，而TAC手术属于对心脏的独立干预。

• 脂质亚类分析

与PCA的结果一致，许多脂质亚类在Swim和Non-Swim组发生显著变化，比心脏脂质亚类的变化更有特色。与Non-Swim组相比，Swim组血清中的神经酰胺和GM3神经节苷脂下调，双己糖神经酰胺（DHC）和鞘磷脂（SM）上调；溶血磷脂LPI上调，其余溶血磷脂类的脂质无变化；PE、PE（O）和PG下调；中性脂质亚类Des上调，DGs和TGs下调。尽管PCA的结果显示TAC组和Sham组之间区分不明显，但是部分脂质亚类在TAC手术组仍然发生了显著的变化，特别是在TAC-SEV，例如与Sham组相比鞘脂在TAC-SEV组上调。

• 脂质分子分析

通过血浆脂质分子层面的分析，结果显示：（1）273种脂质分子在Non-Swim组与Swim组之间存在显著差异；（2）39种脂质分子在TAC-MOD与Sham组之间存在显著差异；（3）63种脂质分子在TAC-SEV与Sham组之间存在显著差异。从图中可以看出大多数的差异的脂质分子在TAC-SEV组上调，而在Swim组差异的脂质分子既有上调的也有下调的。在Swim组，45种脂质分子在血浆和心脏的变化趋势一致；在TAC-SEV组，10种脂质分子在血浆和心脏的变化趋势一致。

4.  筛选潜在生物标志物

假设生理性心脏肥大和病理性心脏肥大的脂代谢特征具有显著的差异，所以作者重点关注Swim组和TAC-SEV组之间变化趋势相反的脂质分子。11种心脏脂质分子和13种血浆脂质分子在Swim组和TAC-SEV组之间变化趋势相反。11种心脏脂质分子中有4种在血浆中的变化趋势一致，其中Cer(d18:2/24:0)、PE(P-16:0/22:4)和PE(P-18:1/22:4)3种脂质分子含量在TAC-SEV中上调，PI(34:1)) 含量在Swim组上调。13血浆中的脂质分子有2种在心脏中的变化趋势一致，PC(P-18:1/22:6) andGM3(d18:1/24:1)含量在TAC-SEV中上调。

5. 验证标志物

为了验证在AC-SEV组中含量上调的5种脂质分子是否与心脏肥大有关，作者采用了心力衰竭和房颤的小鼠模型进行了标志物验证。临床上不容易获得心肌组织，因此作者采用的是小鼠的心肌组织样本。与对照组相比，5种脂质分子中有4种脂质分子（Cer(d18:2/24:0)、PE(P-16:0/22:4)、PE(P-18:1/22:4)和GM3(d18:1/24:1)）在心力衰竭和房颤的小鼠模型上调，并且与小鼠的心肌重量显著相关。

6. 相关性分析

作者对游泳和TAC模型小鼠心脏与血浆中检测到的脂质分子进行相关性分析。586种脂质分子中167种脂质分子在心脏与血浆之间具有显著的相关性，其中149种正相关，18种负相关。

心脏肥大与磷脂的脂肪酰基链的长度有关，所以作者用火山图进行了可视化展示。从图中可以看出含有18：2脂肪酰基链的磷脂分子在心脏中含量更高，在Swim组和TAC-SEV组达到显著性差异。而含有20：4和22：6脂肪酰基链的脂质分子在Swim组显著下降，在TAC-MOD和TAC-SEV无显著变化。Swim组血浆中含18：2、20：4和22：6脂肪酰基链的脂质分子的变化趋势同心脏脂质分子的变化趋势一致；少量磷脂分子在TAC-MOD和TAC-SEV组显著变化。

火山图同样也用来展示了含有d18:2的神经酰胺和鞘磷脂。这两类脂质在Swim组含量下调，在TAC手术组含量上调。在血浆中也观察到了相似的变化。

这篇文章对生理性心脏肥大和病理性心脏肥大小鼠模型的心脏和血浆样本进行了脂质组学分析，并在脂质亚类、分子两个层面进行了分析比较，并发现了4种与病理性心脏肥大显著相关的脂质分子。作者研究的这些结果和数据对于病理性心脏肥大的治疗和诊断都具有重要的意义和价值。