Metabolic phenotyping of murine hearts overexpressing constitutively active soluble guanylate cyclase

Although enhanced cGMP signaling can prevent hypertrophy, mechanisms underlying this cardioprotective effect are not well understood. In this study, we assessed the potential involvement of alterations in myocardial energy substrate metabolism, a parameter known to be determinant in the development of hypertrophy. We used mice overexpressing a constitutively active soluble guanylate cyclase in a cardiomyocyte-specific manner (GC+/0) and ex vivo heart perfusion at physiological workload with 13C-labeled substrates. Compared to controls, hearts from GC+/0 mice displayed a 38±9% lower contribution of exogenous fatty acids to acetyl-CoA formation, while that of carbohydrates remained unchanged despite a two-fold increase in glycolysis. The lower contribution of exogenous fatty acids to energy production was not associated with changes in energy demand or supply (contractile function, oxygen consumption, tissue acetyl-CoA or CoA levels, citric acid cycle flux rate) or the regulation of ?-oxidation (acetyl-CoA carboxylase activity, tissue malonyl-CoA levels). However, GC+/0 hearts showed a two-fold increase in the incorporation of exogenous oleate into triglycerides. Furthermore, a concomitant increase in triglyceride hydrolysis is consistent with our findings of a greater abundance of hormone sensitive lipase (HSL) protein (46±6%) and mRNA (22±4%) as well as a 37±13% decrease in its phosphorylation level at Ser-565. The latter covalent modification inhibits HSL and is regulated by AMP-activated protein kinase (AMPK), whose phosphorylation at its activating site Thr-172 was also reduced by 37±13%. These changes in exogenous fatty acid trafficking in GC+/0 hearts appear to be functionally relevant, as demonstrated by their resistance to fasting-induced myocardial triglyceride accumulation. This raises the possibility that enhanced cGMP signaling in cardiomyocytes may protect the heart from fatty acid-induced toxic effects, either as part of its anti-hypertrophic efUne plus grande utilisation des glucides au dépend des acides gras (AG) pour la production d'énergie a été documentée dans le cœur hypertrophique, mais il n'est toujours pas clair si ces changements métaboliques sont adaptatifs ou maladaptatifs. Étant donné que la voie du cGMP a des propriétés anti-hypertrophiques, nous avons émis l'hypothèse que des changements dans la sélection de substrats énergétiques peuvent être à l'origine de l'effet cardioprotecteur de cette voie. Des cœurs de souris qui surexpriment la guanylate cyclase spécifiquement dans les cardiomyocytes (Tg) ont été perfusés ex vivo au travail avec des substrats marqués au carbone-13. L'activité des voies métaboliques impliquées dans la production d'énergie tel que le cycle de Krebs a été corrélée à des paramètres fonctionnels et physiologiques. Comparativement aux souris témoins, les cœurs Tg maintiennent mieux leur intégrité membranaire, tel qu'indiqué par la baisse de la quantité de lactate déshydrogénase relâché par le cœur, tout en maintenant leur travail cardiaque. Au niveau métabolique, les cœurs Tg ne montrent pas de différence dans la contribution des glucides à la formation de l'acétyl-CoA malgré un flux glycolytique augmenté de 127±21% (p<0.01), alors que l'utilisation des acides gras (AG) est diminuée de 40±4% (p