Hippo下游转录因子YAP介导压力负荷诱发心肌肥厚的机制研究

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luming123
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背景:心脏是一种对力极其敏感的器官,生物力学刺激在心脏发育及心脏病理性重构的过程中具有重要意义。近年来大量研究证实,Hippo通路是感受生物力的关键信号通路。Hippo通路是首次在果蝇中发现的一条具有维持细胞增殖与凋亡平衡、控制器官大小功能的信号通路,其主要通过调控其下游转录因子YAP/TAZ发挥生物学效应。心肌肥厚是心力衰竭进展中的一种病理过程,高血压或主动脉瓣狭窄引起的压力负荷可引起代偿性心肌肥厚,维持心室壁张力和心输出量,满足人体各个器官的需要,但心脏长期压力负荷可导致心肌细胞死亡,又因为成人心脏心肌细胞的再生能力有限,所以最终可导致心力衰竭。由此,深入研究探讨Hippo下游转录因子YAP在压力负荷诱导心肌肥厚发生发展过程中的作用至关重要,这可能为临床治疗压力负荷诱发的心肌肥厚提供新的分子理论依据。目的:探讨Hippo下游转录因子YAP在压力负荷诱导心肌肥厚发生发展过程中的作用。方法:在动物水平上:1.给小鼠行腹主动脉缩窄(Abdominal aortic constriction,AC)术建心肌肥厚模型,将16只SPF级8周雄性C57BL/6小鼠随机分为两组:Sham组和AC-28天组。28天后利用小鼠心脏彩超仪检测小鼠心功能;给小鼠及其解剖出来的心脏称重;分别利用Realtime-q PCR检测各组小鼠左心室组织纤维化和心肌肥厚相关m RNA表达水平;利用Masson染色检测各组小鼠左心室组织的纤维化情况。2.将24只SPF级32周雄性C57BL/6小鼠随机分为4组:Sham组、AC 1天组、AC 4天组和AC 7天组。利用Realtime-q PCR检测各组小鼠左心室组织FN1、COL1、ANP、BNP、CTGF、CYR61和ANKRD1 m RNA的表达水平;利用Western blot检测各组小鼠左心室组织FN1、COL1、YAP、TAZ、p-Lats、CTGF、CYR61和ANKRD1蛋白的表达水平;利用免疫组织化学染色检测各组左心室组织YAP的表达水平。3.将24只SPF级8周雄性C57BL/6小鼠随机分为3组:Sham组、AC 28天组、AC 28天+阿托伐他汀组。28天后给小鼠及其解剖出来的心脏称重,并给心脏拍照;利用Realtime-q PCR检测各组小鼠左心室组织ANP、BNP、ANKRD1、CTGF和COL3 m RNA的表达水平;利用Western blot检测各组小鼠左心室组织YAP、TAZ、FN1、COL1和α-SMA蛋白的表达水平;利用Masson染色检测各组小鼠左心室组织的纤维化情况;利用免疫组织化学染色技术对各组小鼠心脏进行α-SMA染色,检测其心脏横截面积的大小;利用RNA测序技术去检测各组小鼠左心室组织相关基因m RNA的表达情况。利用WGA染色去检测各组小鼠左心室组织心肌细胞的大小。在细胞水平上1.用苯肾上腺素(Phenylephrine,PE)刺激SD大鼠乳鼠心肌细胞,诱导细胞肥大,建细胞模型。先用阿托伐他汀预处理心肌细胞24小时,再同时用PE处理30小时。利用Realtime-q PCR检测各组心肌细胞肥大相关基因NPPA和Myh7 m RNA的表达水平;利用免疫荧光技术检测各组心肌细胞α-actin、F-actin和YAP的表达情况。利用RNA测序技术检测相关基因的表达情况。2.用siYAP/TAZ小分子抑制剂预处理心肌细胞24小时,再用PE处理30小时。利用Realtime-q PCR检测各组心肌细胞NPPA和Myh7 m RNA的表达水平。结果:在动物水平1.压力负荷(Pressure overload,PO)可诱导心肌肥厚、心肌纤维化和心力衰竭(1)与Sham组相比,AC 28天组小鼠心脏与体重的比值有显著升高,心脏变大(p<0.05)。(2)Realtime-q PCR检测结果显示,与Sham组相比,AC 28天组小鼠左心室组织纤维化相关基因FN1、COL1和COL3 m RNA表达水平明显升高(p<0.05);心肌肥厚心衰相关基因ANP、BNP m RNA表达水平明显升高(p<0.05)。(3)Masson染色结果显示,AC 28天组小鼠左心室组织纤维化面积显著增大。(4)超声心动图结果显示,与Sham组相比,AC 28天组小鼠心脏收缩功能障碍、心室腔变大和心室壁增厚。2.AC可诱导YAP的激活,上调心肌肥厚和纤维化相关基因和蛋白的表达(1)Western blot结果显示,相对于Sham组,AC组小鼠左心室组织YAP/TAZ及其经典下游基因CTGF、CYR61、ANKRD1和p-Lats明显上调(P<0.05),AC组小鼠左心室组织FN1和COL1纤维化相关蛋白明显上调(P<0.05)。(2)Realtime-q PCR结果显示,相对于Sham组,AC组小鼠左心室组织纤维化相关基因FN1、COL1 m RNA水平显著上调(p<0.05),YAP的经典下游基因CTGF、CYR61和ANKRD1明显上调(P<0.05),心肌肥厚心衰相关基因ANP和BNP m RNA水平明显上调(P<0.05)。(3)免疫组织化学染色检测结果显示,相对于Sham组,AC组小鼠左心室组织YAP的表达明显升高。3.阿托伐他汀抑制YAP的激活,下调纤维化相关基因和蛋白的表达,减轻心肌肥厚和改善心功能。(1)Western blot检测结果显示,相对于Sham组,AC 28天组小鼠左心室组织YAP/TAZ、FN1、COL1和α-SMA显著上调(P<0.05),相对于AC 28天组,阿托伐他汀处理组小鼠左心室组织YAP/TAZ、FN1、COL1和α-SMA显著下调(P<0.05)。(2)Realtime-q PCR结果显示,相对于Sham组,AC 28天组小鼠左心室组织纤维化相关基因COL3 m RNA水平显著上调(P<0.05),YAP经典下游基因CTGF和ANKRD1明显上调显著上调(P<0.05),心肌肥厚心衰相关基因ANP和BNP明显上调(P<0.05);相对于AC 28天组,阿托伐他汀处理组小鼠左心室组织纤维化相关基因COL3 m RNA水平显著下调(P<0.05),YAP经典下游基因CTGF和ANKRD1明显上调显著下调(P<0.05),心肌肥厚心衰相关基因ANP和BNP明显下调(P<0.05)(3)Masson染色结果显示,相对于Sham组,AC 28天组小鼠左心室组织纤维化面积显著增大,相对于AC 28天组,阿托伐他汀处理组小小鼠左心室组织纤维化面积显著降低。(4)免疫组织化学染色检测结果显示,相对于Sham组,AC-28天组心脏横截面积显著增大,相对于AC-28天组,阿托伐他汀处理组小鼠心脏横截面积显著降低。(5)RNA测序结果显示,阿托伐他汀可以逆转AC诱导的大部分基因,其中包括纤维化相关基因、心肌肥厚和心衰相关基因。(6)WGA染色结果显示,与Sham组相比,AC组小鼠左心室心肌细胞明显变大(P<0.05);与AC组相比,阿托伐他汀组小鼠左心室心肌细胞明显变小。在细胞水平1.阿托伐他汀可以通过抑制YAP来减轻PE诱导的心肌细胞肥大与对照组(NT)相比,PE处理组可以显著上调心肌细胞NPPA和Myh7基因m RNA的表达(P<0.05),并可导致心肌细胞肥大;阿托伐他汀处理组或YAP/TAZ干扰组,均可下调NPPA和Myh7的表达(P<0.05),阿托伐他汀处理组心肌细胞减小。2.PE通过促进F-actin的聚集来激活YAP与对照组(NT)相比,PE处理组心肌细胞F-actin发生聚集,YAP入核增加。结论:(1)YAP在压力负荷诱导心肌肥厚的发生、发展过程中起着重要作用。(2)阿托伐他汀对压力负荷诱导的小鼠心肌肥厚、心肌纤维化和心力衰竭具有一定的治疗作用,其机制可能是基于阿托伐他汀对YAP及其目的基因的抑制作用。
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