心肌成纤维细胞来源CCN1在调控糖尿病心肌病心肌细胞自噬中的作用

Impaired cardiomyocyte autophagy plays crucial roles in the pathogenesis of diabetic cardiomyopathy (DCM), however, the mechanism mediating autophagy in the DCM remains incompletely understood. At present, the mechanism of autophagy in cardiomyocytes did not include the cross-talk between the main cell types in the heart as a whole. Our previous studies have shown that co-culture of cardiac fibroblasts and cardiomyocytes in insulin resistance states can significantly inhibit cardiomyocyte autophagy. Secretomics revealed that in insulin resistance states, CCN1 secreted by cardiac fibroblasts increased, and we found CCN1 recombinant protein stimulation significantly inhibited cardiomyocyte autophagy. However, whether CCN1 secreted by cardiac fibroblasts could inhibit the formation of cardiomyocyte autophagosomes through the αvβ3/AKT/mTOR pathway, and inhibit the maturation of autophagosomes through the β-catenin/Rab7 pathway remain unclear. At levels of cell, animal and clinical patient, we aim to conduct systematic and in-depth exploration of the mechanism by which CCN1 regulate cardiomyocyte autophagy and further effect the progression of DCM. These results may provide new targets for prevention and cure of DCM.

心肌细胞自噬受损是2型糖尿病心肌病（DCM）的重要发病机制，但其调控机制尚未阐明。目前的研究均忽视了心脏作为一个整体，心脏主要细胞间的cross-talk。我们前期的研究表明胰岛素抵抗状态下心肌成纤维细胞和心肌细胞共培养可明显抑制心肌细胞自噬活性。通过分泌组学分析，我们发现胰岛素抵抗状态下心肌成纤维细胞分泌的CCN1明显增多，并且CCN1重组蛋白刺激可显著抑制心肌细胞自噬，但心肌成纤维细胞分泌CCN1是否可通过αvβ3/AKT/mTOR通路，抑制心肌细胞自噬体形成，并通过β-catenin/Rab7通路，抑制自噬体的成熟，从而架起心肌成纤维细胞与心肌细胞自噬之间的桥梁尚不清楚，本课题拟在细胞、动物及临床水平，深入探讨成纤维细胞分泌CCN1调控心肌细胞自噬，进而促进DCM发生发展的机制。研究结果将为DCM的防治提供新的靶点。

糖尿病心肌病（diabetic cardiomyopathy，DCM）是糖尿病患者心力衰竭发病率高和死亡率高的主要原因，但目前仍缺乏有效的干预措施，究其原因是我们对于DCM的机制认识不清。本项目应用细胞生物学、分子生物学、病理组织学等技术，以2型糖尿病小鼠为研究对象，以心肌成纤维细胞对心肌细胞的调节作用为切入点，对心肌成纤维细胞来源的CCN1调控心肌细胞自噬在DCM中的作用进行了深入的研究，结果显示：（1）STZ/HFD诱导糖尿病小鼠和自发性2型糖尿病小鼠血清中CCN1水平均明显升高；（2）STZ/HFD诱导糖尿病小鼠和自发性2型糖尿病小鼠心脏组织中CCN1的表达明显升高；（3）CCN1主要表达在心肌成纤维细胞，并在胰岛素抵抗状态下明显升高；（4）胰岛素抵抗状态下成纤维细胞来源的CCN1显著抑制心肌细胞自噬；（5）CCN1可通过抑制心肌细胞自噬介导心肌细胞肥大；（6）成纤维细胞特异性CCN1敲除改善了糖尿病小鼠的心脏收缩和舒张功能；（7）成纤维细胞特异性CCN1敲除改善了糖尿病小鼠心脏的肥大和自噬抑制；（8）证实心肌细胞存在整合素αvβ1二聚体；（9）敲除成纤维细胞CCN1降低了心肌细胞整合素αvβ1的表达；（10）CCN1通过整合素αvβ1调控心肌细胞自噬，整合素αvβ1抑制剂逆转心肌细胞自噬抑制；（11）CCN1可直接结合整合素αvβ1；（12）通过分子动力学模拟，发现CCN1和整合素αvβ1结合后明显改变αvβ1的空间结构；（13）CCN1的四个结构域中（IGFBP、vWF、TSR和CT结构域），CCN1是通过CT结构域激活整合素αvβ1，发挥自噬的调节作用。结论：心肌成纤维细胞来源CCN1通过CT结构域结合心肌细胞αvβ1，促进其变构激活，抑制心肌细胞自噬，进而调控糖尿病心肌病进程。