miRNAs通过自噬调控运动性心肌肥大的分子机制研究

Exercise-induced cardiac myocyte hypertrophy is a kind of physiological myocardial remodeling. Autophagy plays an important role in the cardiac hypertrophy induced by exercise, that is mediated by formation of autophagosome, fusion with lysosomes, protease activation and several signal transduction. It is believed that microRNA play a crucial role in regulating autophagy, however, the molecular mechanism remains unclear. This research will focus on the mechanism in exercise-induced cardiac myocyte hypertrophy via autophagy regulated by microRNAs, by using the bioinformatics, the lentiviral vector, genetic cloning techniques, and provide a new perspective on the exercise-induced myocyte hypertrophy.

运动性心肌肥大是一种生理性的心肌重塑。在运动性心肌肥大过程中伴随自噬（autophagy）现象的发生，且自噬在运动性心肌肥大过程中扮演重要角色。自噬过程主要包括自噬泡的形成，与溶酶体的融合等关键环节，涉及多种蛋白酶的激活和信号传导。近年来发现微小RNA（microRNA，miRNA）对自噬的调控举足轻重，但具体机制尚不清楚。前期我们在运动诱导的肥大心肌中筛出一批具有潜在调控作用的miRNAs，并发现miRNAs与自噬关键信号通路之间存在一定的调控关系，但具体机制尚不清楚。本课题拟从细胞水平和动物水平两个方面，结合生物信息学分析，通过基因克隆、慢病毒介导等方法，揭示miRNAs通过自噬调控运动性心肌肥大发生的机制，为阐明运动性心肌肥大的机理提供新思路。

运动性心肌肥大是一种生理性的心肌重塑。在运动性心肌肥大过程中伴随自噬现象的发生，且自噬在运动性心肌肥大过程中扮演重要角色，其需要精准调控，已有研究报道微小RNA（microRNA，miRNA）在不同组织细胞自噬通路调控中扮演着重要角色。miRNA是否能够通过调控自噬，而引起运动性心肌肥大，机制尚不明确。为了探讨miRNA与自噬在运动性心肌肥大发生中的作用机理，本课题从组织水平、细胞水平和动物模型水平开展了研究。首先，我们在动物和细胞水平分别建立了运动性心肌肥大模型。结果发现，运动性心肌肥大产生时，心肌miR-26b-5p、miR-204-5p、miR-497-3p和miR-let-7a-5p的表达量均显著下调，miR-181a-5p的表达水平显著上调，心肌自噬水平显著提高。其次，我们用10uM的IGF-1刺激心肌细胞，同时采用过表达miR-26b-5p、miR-204-5p、miR-497-3p、let-7a-5p腺病毒和干扰表达miR-181a-5p腺病毒干预心肌细胞。结果表明，IGF-1刺激后，心肌细胞产生生理性肥大；但仅有miR-26b-5p、miR-204-5p和miR-497-3p三组细胞表面积显著变小，同时自噬水平显著下降，而miR-181a-5p和let-7a-5p组无显著变化。说明miR-26b-5p、miR-204-5p和miR-497-3p与生理性肥大显著相关。为了进一步验证miR-26b-5p、miR-204-5p和miR-497-3p通过自噬在生理性肥大中发挥作用，我们通过targetscan、miRDB数据库预测到miR-26b-5p、miR-204-5p和miR-497-3p的靶基因分别是ULK1、LC3B和Beclin1，并通过双荧光素酶报告基因实验，验证了miRNAs与其靶基因的结合位点。最后，通过在体注射过表达miR-26b-5p、miR-204-5p和miR-497-3p的AAV进行动物回补实验，研究结果发现注射AAV的三组大鼠心肌均未产生显著的肥大，同时自噬水平也未有显著变化。验证了miRNAs通过调控自噬而引起运动性心肌肥大的机理。该研究结果为运动性心肌肥大的形成机制提供了依据，同时也为科学制定运动训练计划，建立运动员心脏的保护和监督机制，制定有利于心血管疾病患者的运动处方提供参考。