DUSP23在心脏重构中的作用及其分子机制研究

Cardiac remodeling, a multiple and complex factors participated dynamic process, is a critical pathological basis for heart failure. Not only is the underlying mechanism still unclear, but also is there short of effective treatment approach. DUSP23(dual-specificity phosphatase 23), a member of the atypical DUSP subfamily, is closely correlated to cell-cell adhesion tumor cell proliferation immuno-inflammatory reactions. Currently, however, the role of DUSP23 in cardiac remodeling remains unelucidated. The preliminary results showed that the expression of DUSP23 was increased in heart tissues during cardiac remodeling. Further studies found that increased DUSP23 might aggravate the development and progression of cardiac remodeling. Therefore, in order to elucidate the role and the molecular mechanism of DUSP23 in cardiac remodeling at cell and animal levels, we generate AdDUSP23 and AdshDUSP23 adenoviruses to transfect neonatal mouse cardiomyocytes/cardiac fibroblasts, following stimulation with Ang II / TGFβ1 for 24 hours, moreover, we generate a DUSP23 knock-out mouse model and a cardiac-specific DUSP23 expression mouse model subjected to transverse aortic constriction. The results of our study will expand the understanding of the pathological mechanisms of cardiac remodeling and provide more effective remedies for heart failure patients.

心脏重构是一个由多种因素参与调控的复杂的动态演变过程，是导致心力衰竭的关键病理基础，但其内在机制尚不明确，且缺乏有效的治疗手段。DUSP23是非典型DUSP亚家族中的一员，其与细胞间粘附、肿瘤细胞增殖、炎症免疫反应密切相关，但目前国内外尚无关于DUSP23对心脏重构作用的报道。我们的前期工作发现心脏重构时DUSP23表达明显上调。进一步预实验发现，DUSP23表达上调可能促进心脏重构的发生发展。本项目拟构建DUSP23过表达和RNA干扰腺病毒，分别转染小鼠原代心肌细胞和心脏成纤维细胞，并对应给予AngII和TGFβ1刺激，体外建立心肌细胞肥大和心肌纤维化模型，拟构建DUSP23基因敲除和心脏特异性过表达DUSP23小鼠，并行主动脉缩窄术，在体建立心肌肥厚模型，分别从细胞和动物水平阐明DUSP23对心脏重构的影响及其机制，力图深入理解心脏重构的分子机制、为心力衰竭治疗提供新的思路。

目的：目前研究认为调控心脏重构发生发展的分子信号网络纷繁复杂，尚有许多未知的潜在分子机制需要进一步研究证实。本研究拟阐明Dual Specificity Phosphatase 23(DUSP23) 在心脏重构发生发展中的作用及其分子机制。.方法： 分离培养小鼠原代心肌细胞、心脏成纤维细胞，通过腺病毒转染分别过表达/沉默DUSP23，分别建立心肌细胞肥厚模型与心肌纤维化模型，免疫荧光染色法评价心肌细胞肥大程度，成纤维细胞分化程度，采用MTT法评价成纤维细胞增殖程度，应用Real-Time PCR和Western Blot方法检测心肌肥厚标志物与纤维化标志物表达水。构建DUSP23基因敲除小鼠、心脏过表达DUSP23小鼠。通过主动脉缩窄术构建心肌肥厚模型。通过超声心动图、血流动力学检测心功能，病理取材、染色评估肥厚程度与纤维化程度，应用Real-Time PCR和Western Blot方法检测心脏重构的标志物表达水平。采用基因芯片、Western Blot、质谱分析、免疫共沉淀等分子生物学方法，探讨与DUSP23相互作用的关键蛋白及其下游信号通路。.结果：体外实验研究表明DUSP23低表达可以显著抑制心肌细胞肥大，心脏成纤维细胞分化增殖、分泌能力，而DUSP23过表达会显著增强上述反应。体内实验研究表明DUSP23基因敲除小鼠呈现较轻度的心肌肥厚、心肌纤维化、心功能衰竭，而心脏过表达DUSP23可以显著恶化压力负荷诱导的心脏重构反应。采用基因芯片、质谱分析、免疫共沉淀等分子生物学检测分析发现DUSP23发挥调控作用的的直接作用蛋白是GSK3β，DUSP23蛋白缺失导致GSK3β的磷酸化水平降低，进而Wnt/β-catenin，TGFβ1/Smad3信号通路活性下降。而DUSP23蛋白过表达可以使GSK3β的磷酸化水平升高，进而Wnt/β-catenin，TGFβ1/Smad3信号通路活性增强。.结论：该研究的体外和体内的实验结果均表明DUSP23能够显著增强心脏重构反应，而这一作用主要通过调控GSK3β-Wnt/β-catenin，GSK3β-TGFβ1/Smad3信号通路活性发挥，因此DUSP23可能成为一个潜在的临床治疗心肌肥厚和心力衰竭的有效干预靶点。