DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0333657
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41610117
تاريخ النشر: 2026-01-29
المؤلف: Yingjia Xu وآخرون
الموضوع الرئيسي: آليات العدلات، الميالوبيروكسيداز والأكسدة
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في دور 6-فوسفو فركتوكيناز/فركتوز-2،6-ثنائي الفوسفاتاز 3 (PFKFB3) في تحريك العدلات عالية CXCR4 (CXCR4 hi) بعد احتشاء عضلة القلب الحاد (AMI). تؤكد الدراسة أن تعبير PFKFB3 يتغير بشكل كبير في العدلات من مرضى AMI ويت correlates إيجابياً مع عوامل الالتهاب في البلازما. باستخدام عينات بشرية ونموذج فأر لـ AMI، يظهر الباحثون أن PFKFB3 يعزز تحريك العدلات عالية CXCR4 من خلال إعادة برمجة الأيض الجليكولي، مما يؤدي بدوره إلى تفاقم إصابة عضلة القلب الالتهابية.
علاوة على ذلك، فإن الإزالة الشرطية لجين Pfkfb3 بشكل محدد في العدلات تحمي الفئران من الأضرار القلبية الناتجة عن AMI عن طريق تثبيط تحريك العدلات عالية CXCR4. تشير هذه النتائج إلى أن PFKFB3 يلعب دوراً حاسماً في الاستجابة الالتهابية بعد AMI وتبرز إمكانية استهداف الجليكوليز الذي يتوسطه PFKFB3 في العدلات كنهج علاجي جديد لإدارة إصابة عضلة القلب المرتبطة بـ AMI.
مقدمة
تتناول مقدمة ورقة البحث احتشاء عضلة القلب الحاد (AMI)، وهي حالة حرجة تتميز بنقص التروية وموات عضلة القلب بسبب انسداد الشرايين التاجية، والتي تظل سبباً رئيسياً للوفيات في مرضى الأمراض القلبية الوعائية. تسلط الضوء على دور استجابة التهابية غير مسيطر عليها في تفاقم إصابة عضلة القلب والخلل الوظيفي بعد AMI. العدلات، كأول المستجيبين للالتهاب، يتم تجنيدها بسرعة إلى عضلة القلب المتضررة؛ ومع ذلك، يمكن أن يؤدي تسللها أيضاً إلى انسداد الأوعية الدقيقة وزيادة الأضرار القلبية.
تركز الدراسة على مستقبل كيموكين CXCR4، الذي ينظم هجرة العدلات إلى مواقع الالتهاب، وخاصة مجموعة العدلات التي تعبر عن مستويات عالية من CXCR4 (CXCR4^hi). بينما أثبتت الأبحاث السابقة مشاركة PFKFB3، وهو إنزيم جليكولي، في تنشيط العدلات وارتفاع تعبيره في الكريات البيضاء من مرضى AMI، لا يزال الدور المحدد لـ PFKFB3 في تنظيم تعبير CXCR4 وتحريك العدلات CXCR4^hi خلال AMI غير مستكشف. تهدف هذه الدراسة إلى توضيح الآليات التي يؤثر بها PFKFB3 على تعبير CXCR4 وتحريك العدلات، مما قد يؤدي إلى استراتيجيات علاجية جديدة لـ AMI.
طرق
يستعرض قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، معدات، وعينات بيولوجية، مما يضمن إمكانية تكرار التجارب. تشمل المنهجية التقنيات المطبقة لجمع البيانات وتحليلها، مثل الاختبارات الإحصائية، النماذج الحاسوبية، أو بروتوكولات المختبر.
بالإضافة إلى ذلك، قد يصف القسم الظروف التجريبية، بما في ذلك إعدادات التحكم والمتغيرات التي تم التلاعب بها خلال الدراسة. من الضروري إثبات صحة النتائج وتمكين الباحثين الآخرين من تكرار العمل. بشكل عام، يعد هذا القسم مكوناً أساسياً من البحث، حيث يوفر وضوحاً حول كيفية إجراء الدراسة والمنطق وراء الطرق المختارة.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من الطرق التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية.
علاوة على ذلك، تظهر النتائج أن النموذج المقترح يتنبأ بدقة بسلوك النظام، كما يتضح من قيمة معامل التحديد العالية ($R^2$)، مما يدل على توافق قوي بين القيم المرصودة والمتوقعة. تظهر التحليلات الإضافية أن التدخل المطبق أدى إلى تحسين قابل للقياس في النتائج، مما يعزز الفرضية بأن العلاج فعال.
بشكل عام، تسهم هذه النتائج في المعرفة الحالية وتقترح تطبيقات محتملة للطرق المقترحة في المجالات ذات الصلة.
مناقشة
في هذه الدراسة، بحث المؤلفون في دور جين Pfkfb3 في العدلات وتأثيره على إصابة عضلة القلب الالتهابية بعد احتشاء عضلة القلب الحاد (AMI). شملت الأبحاث كلاً من الموضوعات البشرية ونموذج الفأر، مع نتائج تشير إلى أن تعبير Pfkfb3 في العدلات كان مرتفعاً بشكل كبير في مرضى AMI مقارنةً بالضوابط الصحية. كان هذا الارتفاع مرتبطاً بمستويات أعلى من السيتوكينات الالتهابية، مثل إنترلوكين-6 (IL-6) وعامل نخر الورم-ألفا (TNF-α). أظهرت الدراسة أن الإزالة الشرطية لجين Pfkfb3 في العدلات خففت من الأضرار الالتهابية في عضلة القلب وحسنت من وظيفة القلب بعد AMI، مما يشير إلى أن PFKFB3 يفاقم إصابة عضلة القلب من خلال تعزيز تحريك العدلات عالية CXCR4 (CXCR4 hi).
أوضح المؤلفون أيضاً الآلية التي يؤثر بها PFKFB3 على سلوك العدلات، كاشفين أنه يعزز تعبير CXCR4 ويسرع من تجنيد العدلات CXCR4 hi إلى أنسجة عضلة القلب. يبدو أن هذه العملية تعتمد على الأيض الجليكولي، كما يتضح من زيادة تعبير هيكسوكيناز 2 (Hk-2) وتثبيط تعبير CXCR4 بعد حجب الجليكوليز. تشير النتائج إلى أن استهداف الجليكوليز الذي يتوسطه PFKFB3 في العدلات قد يمثل نهجاً علاجياً جديداً للتخفيف من الأضرار الالتهابية في AMI، مما يبرز إمكانية التدخلات الأيضية في الأمراض القلبية الوعائية.
DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0333657
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41610117
Publication Date: 2026-01-29
Author(s): Yingjia Xu et al.
Primary Topic: Neutrophil, Myeloperoxidase and Oxidative Mechanisms
Overview
This research investigates the role of 6-Phosphofructo-2-kinase/fructose-2,6-biphosphatase 3 (PFKFB3) in the mobilization of CXCR4 high (CXCR4 hi) neutrophils following acute myocardial infarction (AMI). The study establishes that PFKFB3 expression is significantly altered in neutrophils from AMI patients and correlates positively with plasma inflammatory factors. Using both human samples and a mouse model of AMI, the researchers demonstrate that PFKFB3 enhances CXCR4 hi neutrophil mobilization through the reprogramming of glycolytic metabolism, which in turn exacerbates myocardial inflammatory injury.
Furthermore, the conditional knockout of the Pfkfb3 gene specifically in neutrophils protects mice from AMI-induced myocardial damage by inhibiting the mobilization of CXCR4 hi neutrophils. These findings suggest that PFKFB3 plays a critical role in the inflammatory response following AMI and highlight the potential of targeting PFKFB3-mediated glycolysis in neutrophils as a novel therapeutic approach for managing AMI-related myocardial injury.
Introduction
The introduction of the research paper addresses acute myocardial infarction (AMI), a critical condition characterized by ischemia and necrosis of the heart muscle due to coronary artery blockage, which remains a leading cause of mortality in cardiovascular disease patients. It highlights the role of an uncontrolled proinflammatory response in exacerbating myocardial injury and dysfunction post-AMI. Neutrophils, as the first responders to inflammation, are rapidly recruited to the infarcted myocardium; however, their infiltration can also lead to microvascular obstruction and further myocardial damage.
The study focuses on the chemokine receptor CXCR4, which regulates neutrophil migration to inflammatory sites, particularly the subset of neutrophils expressing high levels of CXCR4 (CXCR4^hi). While previous research has established the involvement of PFKFB3, a glycolytic enzyme, in neutrophil activation and its elevated expression in leukocytes from AMI patients, the specific role of PFKFB3 in regulating CXCR4 expression and CXCR4^hi neutrophil mobilization during AMI remains unexplored. This study aims to elucidate the mechanisms by which PFKFB3 influences CXCR4 expression and neutrophil mobilization, potentially leading to novel therapeutic strategies for AMI.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, ensuring reproducibility of the experiments. The methodology encompasses the techniques applied for data collection and analysis, such as statistical tests, computational models, or laboratory protocols.
Additionally, the section may describe the experimental conditions, including control setups and variables manipulated during the study. It is crucial for establishing the validity of the findings and for enabling other researchers to replicate the work. Overall, this section serves as a foundational component of the research, providing clarity on how the study was conducted and the rationale behind the chosen methods.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses revealing a p-value of less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant.
Additionally, the results demonstrate that the proposed model accurately predicts the behavior of the system, as evidenced by a high coefficient of determination ($R^2$) value, indicating a strong fit between the observed and predicted values. Further analysis shows that the intervention applied led to a measurable improvement in the outcomes, reinforcing the hypothesis that the treatment is effective.
Overall, these findings contribute to the existing body of knowledge and suggest potential applications for the proposed methods in related fields.
Discussion
In this study, the authors investigated the role of the Pfkfb3 gene in neutrophils and its impact on myocardial inflammatory injury following acute myocardial infarction (AMI). The research involved both human subjects and a mouse model, with findings indicating that Pfkfb3 expression in neutrophils was significantly elevated in AMI patients compared to healthy controls. This increase was correlated with higher levels of inflammatory cytokines, such as interleukin-6 (IL-6) and tumor necrosis factor-alpha (TNF-α). The study demonstrated that conditional ablation of the Pfkfb3 gene in neutrophils mitigated myocardial inflammatory damage and improved cardiac function post-AMI, suggesting that PFKFB3 exacerbates myocardial injury by promoting the mobilization of CXCR4 high (CXCR4 hi) neutrophils.
The authors further elucidated the mechanism by which PFKFB3 influences neutrophil behavior, revealing that it enhances CXCR4 expression and accelerates the recruitment of CXCR4 hi neutrophils to myocardial tissues. This process appears to be dependent on glycolytic metabolism, as evidenced by the upregulation of hexokinase 2 (Hk-2) and the inhibition of CXCR4 expression following glycolysis blockade. The findings suggest that targeting PFKFB3-mediated glycolysis in neutrophils could represent a novel therapeutic approach to mitigate inflammatory injury in AMI, highlighting the potential for metabolic interventions in cardiovascular diseases.