TET1介导STAT1的去甲基化在心肌纤维化中的作用和机制研究

Myocardial fibrosis is a cardiac remodeling characterized by excessive deposition and abnormal distribution of collagen, and is related to various cardiovascular diseases. The mechanism of myocardial fibrosis is not clear. Our recent result show that the level of 5hmC and the expression of TET1 were decreased in mouse model of myocardial fibrosis. At the same time, we found that the myocardial fibrosis phenotype appeared in mice after TET1 knockout, suggesting that TET1-mediated DNA demethylation is associated with myocardial fibrosis. The results of transcriptome sequence and genomic 5hmC sequence suggest that TET1 participate in the process of myocardial fibrosis by regulating the transcription factor STAT1. We hypothesized that TET1 regulates the expression level of downstream pro-fibrotic factors by altering the level of 5hmC on the STAT1 gene. In order to clarify the effect of TET1-mediated DNA demethylation on myocardial fibrosis, we intends to verify the role of TET1 in myocardial fibrosis, and explore the relationship between TET1 and transcription factor STAT1 in myocardial fibrosis, which could provide a solid theoretical basis for the development of myocardial fibrosis and provide new ideas for the diagnosis and treatment of diseases.

心肌纤维化是指心肌细胞外基质胶原纤维过量沉积及异常分布为特征的心脏间质重构，与多种心血管疾病有密切关系。心肌纤维化的发生机制目前仍不明确，我们近期的预实验结果发现在小鼠心肌纤维化模型中心脏DNA去甲基化修饰(5hmC)水平及DNA去甲基化酶TET1表达下降，同时发现TET1敲除后小鼠出现心肌纤维化表型，提示TET1介导的DNA去甲基化与心肌纤维化有关，转录组测序和基因组5hmC测序结果提示TET1可能通过调控转录因子STAT1参与心肌纤维化，我们推测其机制为TET1通过改变STAT1基因上5hmC的水平调控其表达水平进而影响下游促纤维化因子的表达。为此,本项目拟进一步验证TET1在心肌纤维化中的作用，并且探讨TET1与STAT1及心肌纤维化之间的关系，旨在阐明TET1介导的DNA去甲基化对心肌纤维化的影响及其分子机制，为心肌纤维化的发生发展提供坚实的理论基础及疾病的诊疗提供新的思路。

心肌纤维化是指心脏在病理或损伤应激下导致的细胞间质胶原蛋白网络改变，其特征是心肌间隙的细胞外间质的异常堆积，心肌纤维化几乎是所有心脏疾病向心力衰竭的终末阶段发展的必经之路，而目前临床上用于改善心脏病患者临床症状的药物和治疗方法，并不能从根本上阻止和逆转纤维化的发生发展，因此深入的研究心肌纤维化的病理过程和分子机制，对于寻找目前临床治疗策略显得非常重要。表观遗传学是指不依赖DNA序列变化的可遗传性状改变，其包括了DNA的甲基化（5mC）及羟甲基化（5hmC）等修饰，既往研究表明心脏基因组存在着5hmC修饰，其修饰水平在心脏发育过程中呈现动态变化，且与基因的表达有关。但是目前心肌纤维化与DNA 5hmC之间的关系目前尚不清楚。. 我们发现心肌纤维化中DNA 5hmC的修饰有所下降，而催化5hmC的酶TETs有所下降，其中TET1表达下降最多，我们猜测TET1可通过调控DNA 5hmC的修饰从而影响心肌纤维化的形成，因此我们用异丙肾上腺素建立成年小鼠行心肌纤维化模型，发现在心肌纤维化小鼠的心脏组织的DNA 5hmC修饰及TET1的表达下降，为了进一步验证TET1可影响心肌纤维化的进程，我们用TET1敲除小鼠进行实验，发现TET1敲除后小鼠心肌纤维化的程度更严重，且心肌纤维化相关基因Col1a1、Col3a1的表达有所增加，通过在体外实验调控TET1发现TET1的表达的降低可促进心肌纤维化相关基因的表达。. 通过对TET1敲除小鼠的心脏组织进行转录组测序，发现与心肌纤维化有关的基因表达有所增加，STAT1的表达明显下降，体外实验发现TET1表达下降可导致STAT1的表达降低从而促进心肌纤维化的形成，通过5hmC的测序结果显示TET1的敲除可影响STAT1基因5hmC的修饰，因此我们认为TET1可通过调控STAT1基因5hmC的修饰从而影响心肌纤维化。. 通过本研究得知TET1可调控心脏组织基因组5hmC的修饰水平，从而引起基因的差异化表达，实现对心肌纤维化的调控并影响心脏功能，其机制为TET1调控转录因子STAT1的5hmc修饰水平影响其表达，从而调控其下游促纤维化蛋白的表达影响心肌成纤维细胞的功能进而参与心肌纤维化当中。本研究为心肌纤维化的发生发展提供坚实的理论基础及疾病的诊断和治疗提供新的思路。