KLK8参与糖尿病心肌病心肌间质纤维化的分子机制研究

Diabetic cardiomyopathy is the main cause of chronic heart failure and cardiac death in diabetic patients with specific pathological feature of myocardial interstitial fibrosis. However, the mechanism of myocardial interstitial fibrosis in diabetic cardiomyopathy was not fully illuminated. We found that transgenic of kallikrein-related peptidase 8 (KLK8) developed significant myocardial interstitial fibrosis in rats. Diabetic cardiomyopathy associated myocardial interstitial fibrosis and cardiac dysfunction were alleviated in KLK8 deficiency mice. By using heart tissue and combining co-immunoprecipitation and mass spectrum analysis, it is further speculate that KLK8 might be involved in modulating the proliferation and activation of cardiac fibroblast, then contribute to the pathological process of myocardial interstitial fibrosis in diabetic cardiomyopathy through targeting PTPRG. In addition, our group would further confirm the role of PTPRG and screen its downstream target molecules, which exert critical part in the proliferation and activation of cardiac fibroblast in diabetes mellitus. It is hoped to provide new ideas for the clinical treatment of diabetic cardiomyopathy through the study of the mechanism.

糖尿病心肌病是以心肌间质纤维化为主要病理学特征，是导致糖尿病患者慢性心力衰竭和心源性死亡的主要原因。然而，糖尿病心肌病心肌间质纤维化的发生机制尚未完全阐明。我们发现转基因组织激肽释放酶8（Kallikrein-related peptidase 8，KLK8）大鼠表现出心肌间质纤维化，而KLK8敲除可显著逆转糖尿病小鼠心肌间质纤维化、心脏功能紊乱。我们进一步应用心脏组织结合免疫共沉淀与质谱分析猜测：KLK8可能通过靶向蛋白酪氨酸磷酸酶受体γ（Receptor protein tyrosine phosphatase gamma，PTPRG）进而参与心脏成纤维细胞增殖活化作用，最终参与糖尿病心肌间质纤维化的病理发生。此外，课题组将进一步明确PTPRG在糖尿病心脏成纤维细胞增殖活化中的作用，筛选PTPRG下游在其中发挥关键作用的靶分子，并希望通过对此机制的研究为临床治疗糖尿病心肌病提供新思路。

组织激肽释放酶8（Kallikrein-related peptidase 8，KLK8）是胰蛋白酶、糜蛋白酶样的丝氨酸蛋白酶家族成员。我们的研究发现STZ诱导的1型糖尿病小鼠心肌组织中KLK8在mRNA和蛋白水平显著增加，不仅如此1型糖尿病小鼠心脏成纤维细胞增殖和活化作用明显增加。在整体水平上，我们发现转基因KLK8大鼠心脏组织表现出明显的成纤维细胞增殖和活化，而整体KLK8基因敲除能够显著抑制糖尿病诱导的心脏成纤维细胞增殖和活化。在细胞水平上，我们的结果表明过表达KLK8能够显著促进心脏成纤维细胞增殖和迁移。在明确了KLK8对于心脏成纤维细胞的作用后，我们同时也发现KLK8在冠状动脉内皮细胞中的显著作用，结果表明过表达KLK8能够导致冠状动脉内皮细胞损伤，表现为内皮细胞活力降低，通透性增加，同时培养上清中内皮损伤标志物血管性血友病因子（vWF）,可溶性血栓调节蛋白（sTM）以及内皮细胞选择素（E-selectin）均显著升高。以往研究表明，内皮细胞间充质转化（EndMT）在组织纤维化的病理发生过程发挥着重要作用。我们进一步研究发现，过表达KLK8可导致EndMT，而且敲低KLK8表达能够逆转高糖导致的内皮细胞损伤和EndMT。结合蛋白质组学和免疫共沉淀明确了KLK8能够靶向内皮细胞γ-catenin-VE-cadherin复合体，KLK8可以剪切内皮细胞膜蛋白VE-cadherin的胞外域，导致γ-catenin-VE-cadherin复合体解离，进而γ-catenin进入内皮细胞胞核，一方面能够与p53结合，进一步与HIF-1α结合后靶向于TGF-β1的启动子区域，促进TGF-β1转录和表达作用，另一方面能够与Smads结合，促进促EndMT相关基因的表达，包括snail、slug、ZEB1、ZEB1和twist，进而诱导EndMT和纤维化，最终参与糖尿闭心肌病的病理发生过程。