心脏Endo G缺失导致心肌肥大的机制研究

Cardiac hypertrophy is one of the most important reasons of heart failure, and it is caused by many reasons, abnormal gene expression caused by heredity or other problems is a most important one. We proved that loss of Endo G directly causes cardiac hypertrophy and dysfunction, but the mechanism remains unknown. We observed that: when Endo G is suppressed in cardiomyocytes, there is an increase of MEF2A protein abundance; AKT2 gene knockout mice appears cardiac hypertrophy. Since Endo G express is partly regulated by PI3K/AKT signaling pathway, based on previous work, we hypothesized that “MEF2A is involved in cardiac hypertrophy caused by the loss of Endo G, and this process is regulated by PI3K/AKT2 signaling pathway”. In this research, by using primary cardiomyocytes and AKT2 gene knockout mice, we aim to investigate the regulatory effect of Endo G on MEF2A in cardiac muscle, and the expression of Endo G and MEF2A regulated by AKT2, in order to elucidate the molecular mechanism of cardiac hypertrophy induced by loss of Endo G, and also help us to find out new mechanism of cardiac hypertrophy to provide new theoretical that support for clinical therapy.

心肌肥大是导致心力衰竭的主要原因之一，由多种病因引起，其中遗传或其他原因导致的基因表达异常是一个重要致病因素。我们前期研究证实Endo G的缺失可直接导致心肌肥大和功能受损，但机制尚不明确。目前我们研究发现：在心肌细胞中抑制Endo G表达可导致MEF2A蛋白水平增高；AKT2基因敲除小鼠出现心肌肥大和功能受损。由于Endo G的表达受到PI3K/AKT信号通路的调控，因此提出“Endo G 通过MEF2A导致心肌肥大，且这个过程受到PI3K/AKT2信号通路的调控”的假设。本研究拟使用原代心肌细胞和AKT2敲除小鼠模型，研究心肌中Endo G对MEF2A的调控作用，以及AKT2对Endo G和MEF2A表达的调控，阐明Endo G 在心肌肥大发生与发展过程的分子机制，为探索心肌肥大的新的发病机制和找到新的治疗靶点提供理论支持。

研究背景.AKT2参与心肌细胞存活和糖代谢等生理过程。肌细胞增强因子2A （MEF2A）是心肌细胞中的重要转录调控因子，参与心肌发育和形成过程。核酸内切酶G（EndoG）在心肌中高表达，并直接参与心肌的发育和能量代谢过程。我们前期发现心肌细胞中AKT2对EndoG发挥调控作用。然而，AKT2对心肌细胞发育的调控作用是否涉及MEF2A和EndoG，目前尚无相关研究。.研究内容.雄性AKT2基因敲除小鼠和同窝出生野生型对照小鼠给予3个月正常饮食。动物血压检测仪和心脏超声仪分别用于评估小鼠血压和心功能。H&E和Masson染色观察小鼠心脏病理结构变化。提取乳鼠原代心肌细胞（NRCMs），用含shRNA序列的慢病毒干扰NRCMs中AKT2的表达，并设阴性对照（scrambled，scr）。细胞免疫荧光染色验证MEF2A的表达与心肌细胞大小之间的关系。在NRCMs中过表达（或干扰）EndoG，探索EndoG与MEF2A的相互作用关系。提取心脏组织蛋白和NRCMs蛋白，q-PCR和Western bolt检测相关分子调控机制。.研究结果 .AKT2 KO小鼠体重、心脏重量以及心胫比明显偏低，且胰岛素抵抗现象明显。此外，AKT2 KO小鼠的心肌细胞面积变小，但心脏超声和H&E染色结果表明心脏结构和功能无明显变化。MEF2A在AKT2 KO小鼠心脏和NRCMs（慢病毒干扰AKT2表达）中表达量均减少，干扰NRCMs中MEF2A表达后发现心肌细胞面积变小。EndoG在AKT2 KO小鼠心脏和NRCMs（慢病毒干扰AKT2表达）中表达量增加。利用慢病毒干扰NRCMs中EndoG表达后，MEF2A蛋白水平呈2倍增加；反之，过表达EndoG后，MEF2A表达量降低。异丙肾上腺素（ISO）诱导NRCMs中MEF2A表达增加，慢病毒干扰AKT2后，MEF2A表达量无明显差异。此外，shAKT2-ISO组中EndoG表达量也明显增加。细胞免疫荧光染色显示shAKT2-ISO组的心肌细胞面积未发生肥大现象。.科学意义.AKT2基因缺失会导致小鼠心脏发育迟缓，但并不影响心功能。其主要机制是AKT2缺失后，引起EndoG的高表达，从而进一步加强了EndoG对MEF2A的抑制作用，引起MEF2A蛋白表达下降，导致心肌细胞发育迟缓。