CYLDa对病理性心肌肥厚的调控作用及机制研究

Pathological cardiac hypertrophy is characterized by myocardium contractile dysfunction, interstitial fibrosis and re-expression of fetal cardiac genes, which is the key pathological condition leading to heart failure, arrhythmia and sudden death.The role of CYLDa and its underlying molecular mechanism during pathological cardiac hypertrophy progression has not been reported yet. Our preliminary study discovered that Cylindromatosis(CYLD, a deubiquitinating enzyme) protein expression was significantly increased in myocardium in both mice and patients with pathological cardiac hypertrophy. Moreover, our results showed over-expression of CYLDa in neonatal rat cardiac myocytes (NRCMs) significantly increased phosphorylation of Akt/GSK3β and β-catenin nuclear translocation was observed. Based on previous reports and our preliminary data, we propose that CYLDa enhances pathological cardiac hypertrophy progression by regulating Akt phosphorylation and its downstream GSK3β/β-Catenin signal pathway.To verify our hypothesis, we will conduct experiments to study the role of CYLDa in pathological cardiac hypertrophy and whether its deubiquitinating function is involved by using αMHC promoter-driven CYLDa and CYLDa601C/S transgenic mice. Also, we will further investigate whether CYLDa enhances pathological cardiac hypertrophy via regulating the Akt/ GSK3β/β-Catenin pathway, by using shRNA techniques and specific inhibitors of Akt and GSK3β in cultured NRCMs.This study will significantly improve our understanding of CYLDa during pathological cardiac hypertrophy, and likely provide a potential novel therapeutic target for prevention and treatment of heart failure.

CYLDa（一种去泛素化酶）在病理性心肌肥厚中的作用和机制尚不明确。项目组前期工作发现CYLD在人及小鼠病理性心肌肥厚的心肌细胞内表达增高；小样本CYLDa转基因小鼠病理性心肌肥厚明显较野生型小鼠严重；CYLDa和CYLDa601C/S（无去泛素化酶活性）可促进新生大鼠心肌细胞（NRCMs）肥厚性生长，且导致Akt和GSK3β磷酸化水平增高，β-catenin发生核转位。本项目将以心肌特异性表达的CYLDa和CYLDa601C/S转基因小鼠构建的病理性心肌肥厚动物模型及NRCMs构建的肥厚性生长心肌细胞模型为对象，采用形态学、心脏功能检测、细胞和分子生物学等方法,进一步明确CYLDa对病理性心肌肥厚的作用及是否与去泛素化酶活性相关，揭示CYLDa是否通过Akt/GSK3β/β-catenin通路调控病理性心肌肥厚。本项目将进一步揭示病理性心肌肥厚的机理，有望为其防治提供新的药物作用靶点。

心脏功能衰竭是导致心脏病患者死亡的主要原因。在很多致病因素的刺激下，比如高血压、心肌梗塞、肺心病等等，心肌细胞都会经历由生理性心肌肥厚、病理性心肌肥厚和心衰这一历程。但是目前生理性心肌肥厚向病理性心肌肥厚的转变机制还不清楚。阐明生理性心肌肥厚向病理性心肌肥厚转变的机制并以此作为药物作用靶点，对于降低心脏病患者的死亡率具有重要的意义。.我们成功构建了心肌特异性的αMHC-CYLDa tg和αMHC-CYLDa601C/S tg转基因小鼠，并且利用αMHC-CYLDa tg和αMHC-CYLDa601C/S tg转基因小鼠通过主动脉弓缩窄手术（TAC）形成了压力负荷病理性心肌肥厚模型。实验数据显示CYLDa是生理性心肌肥厚向病理性心肌肥厚转变的重要调控分子。在CYLDa转基因小鼠的主动脉弓缩窄动物模型的术后早期，也就是术后1到2周，CYLDa对生理性的心肌肥厚具有促进作用。与野生型小鼠相比，在TAC术后1-2周，CYLDa转基因小鼠心肌肥厚的速度和程度比野生型小鼠快且高。在TAC动物模型的术后后期，也就是术后的3到4周，CYLDa转基因小鼠心肌肥厚的程度无显著变化，而野生型小鼠TAC术后3到4周，心肌肥厚的幅度持续增加至术后4周出现心衰表现。左心室心肌组织Masson’s trichrome染色显示,TAC术后4周，野生型小鼠心脏比CYLDa转基因小鼠心脏心肌细胞横切面积明显增加,纤维化增多。超声心动图（ECHO）结果显示，TAC术后4周，野生型小鼠心脏比CYLDa转基因小鼠心脏射血分数百分比显著降低。这说明CYLDa的心肌高表达能够抑制和改善病理性的心肌肥厚。此外，实验结果显示无去泛素化酶活性的CYLDa601C/S也能促进生理性的心肌肥厚并且能够抑制病理性心肌肥厚。这说明，CYLDa对抑制病理性心肌肥厚的作用与其去泛素化酶活性无关。针对CYLDa对病理性心肌肥厚的调控的分子机制的进一步研究中，我们通过腺病毒转染新生大鼠心肌细胞过表达CYLDa后，进行细胞生物和分子生物技术实验，检测到Akt1/GSK3信号通路的磷酸化增强。免疫共沉淀和酵母双杂交实验进一步确定了CYLDa和Akt1的蛋白之间相互作用以及明确了分子之间相互作用的结构域。此项目探究了CYLDa在病理性心肌肥厚中的重要作用及分子机理，为临床治疗提供了潜在靶点。