含黄素单氧化酶2（FMO2）在成纤维细胞调控心梗后心肌纤维化中的作用及机制研究

Cardiac fibrosis is a major cause of cardiac dysfunction and poor prognosis post myocardial infarction (MI). How to effectively manipulate cardiac fibrosis is a key scientific issue in the field of cardiovascular research. Recent studies show that fibroblasts are the predominant cell type in the adult heart, are the principal producers of extracellular matrix (ECM), and contribute largely to cardiac fibrosis. However, the detailed molecular mechanism is still unknown. Our preliminary study showed that the expression of cardiac flavin containing monooxygenase-2 (FMO2) is significantly reduced after myocardial infarction and FMO2 is mainly expressed by fibroblast. Intramyocardial injection with FMO2 shRNA lentivirus can down-regulate the expression of FMO2 in cardiac fibroblast, induce cardiac dysfunction and collagen accumulation, as well as TGFβ1/Smad3 signal pathway activation, indicating that fibroblast FMO2 may play an important role in cardiac fibrosis. Therefore, based on our previous work, our project will evaluate the effect of cardiac fibroblast FMO2 on post MI fibrosis and investigate the signal pathway of fibroblast phenotype transformation mediated by FMO2 using multiple molecular biological methods and transgenic animal models. The aim of our project is to clarify a novel mechanism of cardiac fibrosis regulated by fibroblast and provide potential intervention targets for cardiac fibrosis treatment.

心肌纤维化是导致心肌梗死患者预后不良的主要原因。如何有效干预心肌纤维化是心血管研究领域的关键科学问题。成纤维细胞作为细胞外基质的主要生产者，在心肌纤维化过程中发挥重要作用，但其分子生物学机制尚未完全揭示。本项目前期工作发现心梗后心脏组织含黄素单氧化酶2（FMO2）含量显著降低，进一步研究显示FMO2主要由成纤维细胞表达。FMO2干扰慢病毒经心肌注射可下调心脏成纤维细胞FMO2表达，导致心功能受损，胶原沉积增加，肌成纤维细胞数量增多，并伴有TGFβ1/Smad3通路激活，提示FMO2可能在成纤维细胞调控心肌纤维化过程中扮演重要角色。因此，本项目拟在前期工作基础上，采用多种分子生物学手段和转基因动物模型，系统评价成纤维细胞FMO2对心肌纤维化的影响及作用方式，深入探讨FMO2调控成纤维细胞表型转化的信号通路，从新的角度阐明成纤维细胞参与心肌纤维化的分子机制，为心梗后心肌纤维化提供潜在干预靶点。

心肌纤维化是导致心肌梗死患者预后不良的主要原因。如何有效干预心肌纤维化是心血管领域的关键科学问题。成纤维细胞作为细胞外基质的主要生产者，在心肌纤维化过程中发挥重要作用，但其分子生物学机制尚未完全揭示。本项目前期工作发现心梗后心脏组织含黄素单氧化酶2（FMO2）含量显著降低，进一步研究显示FMO2主要由成纤维细胞表达。因此，本项目拟在前期工作基础上，主要研究成纤维细胞FMO2对心梗后心脏纤维化的影响及作用方式，深入探讨FMO2调控成纤维细胞表型转化的信号通路。我们发现小鼠，大鼠，人发生心肌梗死后心脏组织FMO2表达一致性下调，且FMO2主要由心脏成纤维细胞表达，而不是心肌细胞。为了研究FMO2对心肌纤维化的作用，我们将FMO2 shRNA慢病毒直接注射至大鼠心脏后28天，大鼠左心室FMO2表达下调，同时伴有心功能降低，心肌纤维化面积增加。我们同时利用CRISPR-cas9技术构建了FMO2敲除大鼠（FMO2-/-大鼠），发现相较于野生型大鼠，左室射血分数降低，左室收缩末及舒张末内径增加，胶原沉积增多。此外，我们将FMO2过表达慢病毒直接注射至心梗大鼠心脏组织中，发现梗死心肌过表达FMO2后可减少梗死大鼠心肌疤痕面积。综上我们证实了FMO2可抑制心肌纤维化。为了研究FMO2对心肌纤维化的作用是否是成纤维细胞依赖的，我们合成了特异性针对成纤维细胞的FMO2过表达病毒（LV-nmFMO2）,将该慢病毒载体分别注射入梗死大鼠心肌或FMO2-/-大鼠心肌中，发现心脏胶原沉积显著减少，从而进一步证实了成纤维细胞FMO2可抑制心肌纤维化。为了验证成纤维细胞FMO2调控心肌纤维化的机制，我们体外构建了TGF-β促心肌纤维化模型，发现FMO2可抑制成纤维细胞向肌成纤维细胞转化。进一步的蛋白质谱及免疫共沉淀实验证实FMO2可与cyp2j3相结合。此外我们通过基因芯片技术证实FMO2与cyp2j3结合可促进成纤维细胞SMURF2 表达，降解SMAD2/3，最终抑制成纤维细胞表型转化。综上，本研究项目首次为成纤维细胞FMO2调控心脏纤维化提供了直接证据，从而为心梗后心肌纤维化提供了潜在干预靶点。