核蛋白BRD4介导RNAPII停滞释放而调控心房电重构与结构重构在房颤发病中的关键作用和机制研究

Atrial electrical remodeling and structural reconstruction are the key links in the development of atrial fibrillation. Studies have shown that Bromodomain containing protein 4 (BRD4) participates in the pathogenesis of cardiovascular disease by regulating inflammation, cell cycle, and fibrosis. But so far, the role of BRD4 in the pathogenesis of atrial fibrillation has not been investigated. We found in preliminary experiments: 1) BRD4 was significantly up-regulated in the atrial specimens incised surgically from patients with atrial fibrillation than that from patients with sinus rhythm; 2) BRD4 was also significantly elevated in mouse fibrotic atrial specimens induced by Ang-II; 3) The BRD4 inhibitor JQ1 can reverse the electrophysiological changes associated with atrial fibrillation; 4) A microarray on the HL-1 atrial cell line overexpressing BRD4 found out that calcium dynamics-related gene CACNA1C and profibrotic genes COL1A1 and COL3A1 are on the list of the EDGs, indicating that BRD4 is deeply involved in the atrial remodeling, both electrical and structural. We thus hypothesize that BRD4 promotes atrial fibrillation through regulations of above gene expressions. This study aims to explore the detail role of BRD4 in atrial remodeling at the levels of molecular, cellular, transgenic mice, and clinical specimens, thereby to provide a new target for the clinical treatment of atrial fibrillation.

心房电重构和结构重构是房颤发生发展的关键环节。研究表明核内溴结构蛋白4（BRD4）通过调控炎症、细胞周期、纤维化等过程参与到心血管疾病的发病机制中。但迄今，关于BRD4在房颤病理发生中的作用还未见报道。我们的预实验发现：1）房颤患者心房肌标本中BRD4表达明显高于窦律患者；2）Ang-II诱导的小鼠心房纤维化模型的心房肌中BRD4亦明显升高；3）BRD4抑制剂JQ1可逆转与房颤相关的电生理改变；4）在HL-1心房肌细胞系中过表达BRD4后表达谱芯片发现BRD4调控了心房肌细胞钙稳态相关基因CACNA1C和纤维化相关基因COL1A1、COL3A1，提示BRD4深度参与心房电重构与结构重构。据此假设BRD4通过介导电重构与结构重构的相关基因表达来发挥促房颤作用。本课题拟在分子、细胞、转基因小鼠及临床标本等水平上探讨BRD4在房颤中的作用，从而为临床治疗房颤提供新的作用靶点。

心房电重构和结构重构是房颤发生发展的关键环节。研究表明核内溴结构蛋白4（BRD4）通过调控炎症、细胞周期、纤维化等过程参与到心血管疾病的发病机制中。但迄今，关于BRD4在房颤病理发生中的作用还未见报道。BRD4能结合染色质组蛋白乙酰化区域并且促进RNA合成酶形成转录起始复合物。我们通过利用BRD4的小分子特异性抑制剂JQ1、BRD4小干扰以及构建了BRD4成纤维特异性敲除的转基因小鼠，探究了BRD4在心房颤动中结构重构与电重构中的作用机制。我们发现了BRD4能调控心脏内皮细胞的内皮-间充质细胞转化，进而可能调控心脏纤维化进程。我们在心脏成纤维细胞中也进行了相关实验，发现抑制BRD4的功能能有效降低血管紧张素(Ang-II)诱导的心脏成纤维细胞的激活，减轻心脏纤维化。通过分离窦律及房颤患者的心房成纤维细胞，我们发现相较于窦律患者，房颤患者的原代心房成纤维细胞BRD4表达显著增加。在具体机制方面，我们利用ChIP-seq以及RNA-seq联合分析，我们发现BRD4能够通过结合关键基因（TEAD1、ATF3、ETS1、Smad2、ETV1以及Foxo1）的相应启动子，进而直接调节基因转录，影响心房成纤维细胞的激活包括细胞外基质的合成及增殖。我们利用小分子抑制剂（JQ1），或MZ1介导降解BRD4，或小干扰抑制其基因都能够抑制Ang-II诱导的人原代心房成纤维细胞激活，降低细胞外基质合成能力。在动物水平我们发现应用JQ-1或成纤维细胞特异性敲除BRD4能有效降低Ang-II诱导的心房纤维化，减轻房颤易感性。除此之外我们还发现了BRD4的潜在下游，成纤维细胞特异性表达的钙黏蛋白11（Cdh11）。我们发现房颤患者左心耳Cdh11表达增加，我们构建了Cdh11敲除的转基因小鼠，并对其分别进行了TAC、Ang-II刺激以及高脂饮食喂养。均证实了上述条件均能加重心房纤维化，增加房颤易感性。敲除Cdh11的小鼠表现出更低的心脏纤维化趋势和房颤诱发率。因此我们认为BRD4和Cdh11在心房颤动进展和维持中可能起到重要作用，可能是未来房颤治疗的有效潜在靶点。