CKIP-1对压力过负荷所致心肌肥大的调控作用及机制研究

Despite recent treatment advances, heart failure continues to impose a substantial healthcare burden. One of the major risk factors for developing heart failure is preexisting cardiac hypertrophy resulting from pathological stimuli, such as long-standing hypertension or myocardial infarction. CKIP-1 acts as an important regulatory protein, involved in the process of myocyte differentiation, cell apoptosis, cytoskeleton reorganization and transcription regulation etc. In our experiments, we found CKIP-1 knockout lead to the significant up-regulation of fetal gene expression such as ANP, BNP and β-MHC and the ratios of heart mass to body weight. These results indicated that CKIP-1 is involved in the process of heart remodeling. We also found that CKIP-1 transgenic mice were resistant to transverse aortic constriction (TAC) induced heart hypertrophy. In vitro, we found that CKIP-1 could interact with HDAC4, which is an important inhibitor of cardiac hypertrophy. In this project, we will further explore the regulation of CKIP-1 on cardiac hypertrophy, its regulation on HDAC4 phosphorylation and translocation from cytoplasm to nucleus. This study will promote us to understand the mechanisms of cardiac hypertrophy and disclose a new therapeutic target.

压力过负荷诱发的心肌肥大调控及机制一直是心血管研究领域的热点。CKIP-1参与肌细胞分化、细胞凋亡、细胞骨架重组等多种生物学过程，但该基因在心脏中的功能至今未见报道。我们预实验的结果发现CKIP-1表达水平在压力过负荷导致的心肌肥大过程中发生了明显的变化，该基因敲除后，小鼠心脏质量指数增加，参与心肌重塑的基因表达显著升高，并且CKIP-1同重要的心肌肥大抑制因子HDAC4存在相互作用，这表明CKIP-1在心肌功能的调控中发挥着重要的作用。本课题通过分析压力过负荷条件下ckip-1基因敲除小鼠和心肌特异性的转基因小鼠心脏功能的变化规律，CKIP-1与HDAC4在体内的相互作用特点，该作用对HDAC4磷酸化修饰和核质定位的影响，以及由此导致的心肌特异性转录因子活性的变化，揭示CKIP-1在心肌肥大发生过程中的调控作用。该研究将加深对心肌肥大发病机制的认识，并为该疾病的预防和治疗提供新的靶点。

压力过负荷诱发的心肌肥大调控及机制一直是心血管研究领域的热点。CKIP-1参与肌细胞分化、细胞凋亡、细胞骨架重组等多种生物学过程，但该基因在心脏中的功能至今未见报道。本课题通过分析压力过负荷条件下ckip-1 基因敲除小鼠和心肌特异性的转基因小鼠心脏功能的变化规律，CKIP-1 与HDAC4 在体内的相互作用特点，该作用对HDAC4 磷酸化修饰和核质定位的影响，以及由此导致的心肌特异性转录因子活性的变化。本研究发现CKIP-1在心肌重塑发生早期出现代偿性升高，而在后期发生表达降低的情况，证实CKIP-1和心肌重塑密切相关；并利用CKIP-1敲除的模式小鼠，通过心脏组织形态学结果，心肌胚胎期基因表达情况和小动物超声心动技术分析其不同年龄阶段心脏的表型，发现CKIP-1敲除可促进心肌重塑，引起心肌肥大和心脏功能下降；利用CKIP-1敲除的模式小鼠，构建主动脉缩窄所致压力过负荷引起的小鼠心肌重塑模型，发现CKIP-1敲除可显著促进主动脉缩窄所致压力过负荷引起的心肌重塑和心脏功能下降，证实CKIP-1敲除促进压力过负荷诱发的心肌重塑；通过构建CKIP-1心肌特异转基因小鼠模型，发现CKIP-1转基因可显著抑制压力过负荷引起的心肌重塑和和心脏功能下降，确认CKIP-1对心肌重塑的重要调控作用。同时证实CKIP-1通过HDAC4发挥了对MEF2转录活性的调控作用；通过细胞定位的实验，以及CKIP-1小鼠和心肌特异转基因小鼠的心肌组织切片，证实CKIP-1对HDAC4的细胞定位具有重要调控作用；通过对HDAC4磷酸化水平的分析，证实CKIP-1通过对HDAC4磷酸化水平的影响而调控HDAC4的细胞定位；并且发现CKIP-1通过与HDAC4和PP2AC之间的相互作用，促进了PP2AC与HDAC4之间的相互作用，对HDAC4的去磷酸化具有了重要的调节作用，从而调控了HDAC4的细胞定位和MEF2转录活性，最终对心肌重塑发挥重要的调控作用。从翻译后调控-蛋白去磷酸化的角度，证实CKIP-1对心肌重塑的重要调控作用。本研究揭示CKIP-1 在心肌肥大发生过程中的调控作用，并且首次从HDAC4去磷酸化的角度研究心肌肥大，该研究将加深对心肌肥大发病机制的认识，并为该疾病的预防和治疗提供新的靶点。