背景:受损的心肌细胞无法再生或仅有微弱的再生能力。先天性心脏再生首次在斑马鱼心脏发现,随后Porrello等人的研究发现新生小鼠的心肌细胞具有强大的再生能力。对先天性心肌再生研究的目的是发现心肌细胞增殖修复和再生的调节剂,从而改善严重心脏疾病的预后。赖氨酸特异性去甲基酶1(LSD1)是一种黄素依赖性单胺氧化酶,可通过脱去组蛋白H3单甲基化或二甲基化的赖氨酸4(K4me1/K4me2)或赖氨酸9(K9me1/K9me2)的甲基调控细胞周期相关基因的表达,影响细胞周期进程,尚不清楚LSD1是否参与调控先天性心脏修复再生过程。研究表明一些Lnc RNA可以通过组蛋白修饰来调控表观遗传学中的基因表达,包括甲基化,乙酰化和磷酸化。HOTAIR(HOX transcript antisense RNA)是心脏的保护性Lnc RNA,其3’末端结构域可与LSD1/Co REST/REST复杂化合物结合,协同调节H3K4me1/H3K4me2或H3K9me1/H3K9me2去甲基化。关于HOTAIR在哺乳动物心肌细胞增殖修复和再生中的作用知之甚少。本研究重点探讨LSD1对先天性心脏修复再生的影响,并探讨是否HOTAIR参与LSD1对心肌修复和再生的作用机制。目的:1、探讨LSD1是否影响新生小鼠心脏修复和再生。2、进一步研究LSD1影响新生小鼠心脏修复和再生的可能机制,为探索心肌细胞的修复和再生机制提供新认识。方法:1、通过qPCR和Western Blotting检测不同年龄段小鼠心肌组织中LSD1和HOTAIR的表达水平,验证其在心脏中的表达是否与年龄相关。2、建立新生小鼠心尖切除模型。对P0(出生24小时内)期小鼠实施心尖切除手术,21天后超声检测心功能,Masson染色检测心尖部瘢痕组织大小,验证新生小鼠的心脏修复再生能力。3、通过构建PLKO.1-sh-LSD1和PLKO.1-sh-HOTAIR慢病毒表达载体,包装慢病毒,感染小鼠心肌组织,实现心肌组织中LSD1或者HOTAIR的低表达,抑制结果通过qPCR和Western Blotting验证。4、通过超声检测心功能,Masson染色鉴定瘢痕组织大小,验证敲低LSD1或者HOTAIR是否会影响心脏修复和再生。进一步通过免疫荧光实验检测细胞增殖因子Brdu、Ki67、p H3、a-Actinin表达情况,探索低水平的LSD1或者HOTAIR对心肌细胞增殖的影响。结果:1、出生后小鼠心肌组织中LSD1和HOTAIR的表达水平呈时间依赖性。qPCR结果表明正常新生ICR小鼠心肌组织1天、4天、7天时LSD1和HOTAIR的m RNA表达水平较高,14天时表达显著降低。WB结果表明LSD1的蛋白表达水平也同样在出生一周内处于较高水平,14天时表达降低。2、新生1天小鼠心尖切除术后21天,心肌组织可以完全再生。Masson染色结果表明心尖部组织基本恢复再生,仅在与胸壁粘连处有少量瘢痕。超声结果表明心尖切除手术后21天,心功能在正常范围内。3、慢病毒成功感染小鼠,实现心肌组织中LSD1和HOTAIR的下调。测序结果表明,sh寡核苷酸目的基因序列成功插入PLKO.1载体。qPCR结果表明感染病毒后的实验组小鼠心肌组织中LSD1和HOTAIR的m RNA水平均有显著降低。4、抑制心肌组织中LSD1或者HOTAIR水平可以抑制心肌再生和心肌细胞增值,但短期内对心脏功能没有明显影响。Masson染色结果表明LSD1 KD组和HOTAIR KD组小鼠受损心肌由大量瘢痕组织增生替代,而NC组心尖部位仅有少量瘢痕组织。超声结果显示,LSD1 KD组和HOTAIR KD组小鼠心功能指标与NC组无差异。通过对细胞增殖相关因子Brdu、Ki67、p H3免疫荧光染色,并结合α-Actinin共定位分析来检测心脏中心肌细胞的增殖情况。免疫荧光的共聚焦图表明LSD1 KD组和HOTAIR KD组小鼠心脏组织中Ki67,p H3阳性心肌细胞数均显著下降,Brdu阳性心肌细胞数也显著低于NC组。5、抑制心肌细胞中HOTAIR的表达,可以降低LSD1表达水平和对H3K4me2的去甲基化活性。qPCR和Western Blotting结果表明,HOTAIR KD组小鼠心肌组织中LSD1的m RNA和蛋白表达水平均有下降。进一步研究发现,下调心肌组织中HOTAIR的水平主要抑制了LSD1对H3K4me2的去甲基化活性,而不影响H3K9me2的水平。结论:1、新生小鼠的心脏受到损伤后可以激活心肌细胞强大的增殖潜能,赖氨酸特异性去甲基酶1(LSD1)在新生小鼠出生后一周表达水平较高,随后开始下降,与新生小鼠先天性心脏再生时间窗接近。2、HOTAIR可能通过影响LSD1对H3K4me2的去甲基化活性来调控细胞周期基因的表达从而影响心肌的分裂增殖,导致心脏不能完全再生。