Smad3调控microRNA-150介导心肌纤维化的机制研究

In almost all cardiac diseases, cardiac fibrosis often results in development of heart failure. However, antifibrotic therapy has shown no significant clinical benefits for patients with cardiac fibrosis. It has recently been shown that the Smad pathway is crucial for this remodelling, but the molecular mechanism is mostly unknown. We recently found that miR-150 expression was increased in heart of Smad3-/- mouse. Furthermore, in a mouse model of TAC we found that the expression of miR-150 was rather low in heart. Interestingly, the heart of TAC-induced miR-150-/- mouse possess increased fibrosis compared to their wild-type counterparts. Based on the data, we speculate that Smad3-induced miR-150 expression accelerate cardiac fibrosis. To test the hypothesis, we plan to investigate the relationship between Smad3 and miR-150 by analysing the expression of miR-150 in collected clinical samples. Next, We plan to investigate if the overexpression or slience of Smad3 have an effect on the production of miR-150 in vivo and vitro. Finally, to confirm that miR-150 could be involved in cardiac fibrosis, several technical methods will be used. Moreover, we should study if miR-150 regulate fibrosis by its downstream target gene c-Myb. This study will try to demonstrate that the role of miR-150 in Smad signaling pathway, which should supply some new therapeutic strategies and treatment targets in cardiac fibrosis.

心脏纤维化在众多心血管疾病中加速了心脏功能衰竭，针对抗纤维化的治疗是临床一大难点。Smad信号通路已被证实对纤维化调控有重要作用，但具体机制不完全明确，探索其信号网络并干预关键靶点，可为心脏纤维化治疗找到新思路。我们前期研究发现：Smad3敲除小鼠的心脏中miR-150的表达显著上升；正常小鼠心脏纤维化后，miR-150表达显著降低；运用miR-150敲除小鼠构建主动脉缩窄模型，发现心肌纤维化程度更加恶化，据此，我们推测Smad3调控miR-150介导心肌纤维化。本项目将收集临床心肌样本，揭示Smad3和miR-150的相关性；构建过表达或沉默表达Smad3的体外模型，证实Smad3调控miR-150表达；运用锁核苷酸技术，观察miR-150在小鼠心脏纤维化中的作用；分析数据库，探讨miR-150是否通过作用转录因子c-Myb调控心肌纤维化。阐明Smad3调控心脏纤维化的分子机制。

心脏纤维化是各种心脏疾病导致心功能衰竭的重要原因之一，已有很多研究报道miRNAs在调控心脏纤维化起着重要的作用，并且报道了miR-150在急性心梗，心肌肥厚及心肌纤维化中表达下调，然而其在这些疾病中的病理作用未有深入研究，我们证实了miR-150表达水平主要在TAC小鼠心脏成纤维细胞中降低，在miR-150敲除小鼠中发现敲低miR-150表达促使心肌纤维化，心脏功能明显降低，在细胞实验中，我们发现低表达miR-150的成纤维细胞促进细胞的增殖和迁移能力，同时增加Ⅰ型胶原蛋白和α-SMA的表达，增加miR-150的表达得到相反的现象，这些数据显示降低miR-150促进了成纤维细胞的激活。同样在机制研究中，我们发现miR-150通过c-Myb调控纤维细胞的激活。在心肌重构中主要的病理为心肌肥大和间质纤维化，而主要的效应细胞就是成纤维细胞和肌成纤维细胞，肌成纤维细胞既有平滑肌的能力，又主要分泌ECM，参与组织修复和疤痕的形成。miR-150参与成纤维细胞的激活，是否可以促进成纤维细胞分化成肌成纤维细胞？我们分离出成纤维细胞，高表达miR-150后抑制了其ɑ-SMA的表达，相反，低表达miR-150或给予TGF-β刺激，其ɑ-SMA的表达增加。数据显示低表达miR-150可以促进成纤维细胞转化为肌成纤维细胞。同时，为了进一步证实miR-150在成纤维细胞中的效应，我们从miR-150敲除小鼠中分离出成纤维细胞，体外培养，给予miR-150 mimics 促使其高表达，我们发现恢复miR-150表达的成纤维细胞的迁移、增值能力减弱；此外，给予c-Myb siRNA处理的成纤维细胞miR-150-/- 有着相同的效应（图2A和B）。Western blot显示成纤维细胞miR-150-/- 与野生型对比，其c-Myb、Ⅰ型胶原蛋白和α-SMA的表达显著升高，给予miR-150 mimics或是c-Myb siRNA都显著抑制了c-Myb、Ⅰ型胶原蛋白和α-SMA的表达。我们的研究揭示了miR-150通过调节c-Myb在调节压力负荷导致的心肌纤维化中起着重要作用，为将来临床中抑制心肌纤维化寻找了一个新靶点。