转录共激活因子CBP/p300维持右心室心肌细胞横管的作用及机制研究

The pathologic feature of right heart failure(RHF) is reduced T-tubules in cardiomyocytes, and yet its underling mechanism is unclear. Transcript coactivators CBP/p300 are histone acetyltransferases and the markers of active enhancers. In our previous study, we injected high dose AAV-TnT-Cre to CBPflox/flox;p300flox/+ mouse, which knocked out CBP and half of p300 in 80% cardiomyocytes. The mice displayed right heart failure and reduced T-tubules. Thus we hypothesize CBP/p300 are essential for the formation and maintenance of T-tubules in right ventricular cardiomyocytes. In order to prove our hypothesis, we will 1）inspect the correlation of the expression of CBP/p300 and T-tubules in Tetralogy of Fallot heart samples and youth RHF animal model ;2) investigate the changes of T-tubules after mosaic deletion of CBP/p300 in cardiomyocytes of right ventricle; 3) investigate T-tubule related genes and their enhancers in right ventricular cardiomyocytes after CBP/p300 deletion. This study tries to understand the mechanism of T-tubules maintenance in right ventricle at transcriptional level, hoping to provide therapeutic light for the reduced contractility in RHF.

右心衰病理特征是大量心肌细胞横管（T管）的显著减少，但机制未明。转录共激活因子CBP/p300是广泛表达的组蛋白H3乙酰化酶及增强子活化的标志。我们发现在心肌细胞中特异的敲除CBP、半敲除p300导致右心衰以及T管减少。因此，我们提出假说：CBP/p300介导的组蛋白乙酰化及转录调控功能对右心心肌细胞T管的维持发挥关键作用。本项目拟利用法络四联症的临床标本和幼年动物右心衰模型研究CBP/p300与T管的相关关系；2）利用镶嵌敲除技术在不同发育阶段敲除小鼠部分右心室心肌细胞的CBP/p300，研究 CBP/p300敲除后的心肌细胞T管的改变，证明CBP/p300维持右心室心肌细胞T管的作用；3）比较CBP/p300敲除后的心肌细胞T管相关基因的改变以及T管相关基因增强子峰值表达的变化，阐明CBP/p300维持右心室心肌细胞T管的机制。本研究将为缓解右心衰心室收缩功能低下的病症提供理论依据。

背景：我国先心病相关心衰以右心衰为主。有效的保守右心功能已经成为已经成为影响我国先心病患儿疗效和长期生存质量的重大问题。T管是心肌细胞具有正常收缩功能的结构基础。研究T管的形成和维持是保守右心功能的重要方向。此外，促进内源性心肌细胞的增殖也是保守右心功能的另一重要研究方向。转录共因子CBP/P300是最重要的表观调控因子之一。本项目以CBP/P300为手段，研究T管和心肌细胞增殖的表观调控机制，为先心相关右心衰的治疗提供理论依据。.研究内容：（1）肺动脉环缩术构建新生鼠右心室压力负荷模型及右心衰；（2）CBP/p300介导的组蛋白乙酰化（H3K27ac）是T管形成和维持的重要原因；（3）CBP/P300通过调控相关基因染色质开放和增强子活性水平调控T管的形成；（4）压力负荷心脏再生模型的构建；（5）新生小鼠和幼年小鼠右心室容量负荷模型的构建；（6）容量负荷对新生小鼠和幼年小鼠右心室发育成熟的影响和机制；（7）氧浓度在不同心肌细胞发育阶段中的作用和机制；（8）血氧饱和度调控人心肌细胞增殖的作用和机制。.研究结果：（1）新生鼠右心室压力负荷显著升高，右心室肥厚和室间隔左移；（2）压力负荷升高的右心室心肌细胞T管及T管相关基因的表达明显减少，CBP/P300的表达水平下降，H3K27ac下降，敲除CBP/p300可导致T管的消失；（3）T管相关基因染色质开放程度下降以及增强子活性水平降低；（4）压力负荷显著促进右心室心肌细胞的增殖，压力负荷模型是一种新的心脏再生模型；（5）成功构建新生小鼠和幼年小鼠右心室容量负荷模型；（6）容量负荷可以诱导幼年小鼠右心室心肌细胞重新进入细胞周期并使心肌细胞成熟度下降，及机制可能与免疫应答有关；（7）氧浓度对心肌细胞增殖的影响与心肌细胞的发育阶段有关；（8）血氧饱和度以及血氧饱和度的减少方式对人心肌细胞的增殖均有影响，其机制与YAP1的表达有关。.科学意义：通过该项目的研究，初步揭示了先心相关右心衰（压力负荷和容量负荷所诱导）的发生机制，揭示了CBP/P300在调控心肌细胞增殖和T管维持中的重要作用，提出了新的心脏再生研究的动物模型，血氧饱和度在调控心肌细胞增殖中的作用，纠正了新英格兰杂志和科学转化医学杂志关于TOF患儿心肌细胞增殖障碍的错误认识，挽回了巨大的经济损失。