血管紧张素II诱导骨骼肌萎缩的机制研究

Cardiac cachexia is serious complication of patients with chronic heart failure， characterized by reduced body weight，muscle wasting,and increased levels of angiotensin II (ang II). Our preliminary results showed that ang II infusion induces muscle wasting in mice, accompanied by increased TNFαlevels. We also showed that mice lacking the type I TNFα receptor are resistant to ang II induced muscle wasting. We identified cholesterol 25-hydroxylase (Ch25h) as a downstream target for TNFα. Ch25h is responsible for converting cholesterol into 25-hydroxycholesterol (25-OHC). We further showed that serum levels of 25-OHC were increased in wild type C57BL/6 mice infused with ang II, and injection of 25-OHC induces muscle wasting in mice. Using Ch25h knockout mice, ang II infusion model, molecular and proteomic techniques, we will investigate 1) Molecular mechanisms underlying ang II induced 25-OHC release in skeletal muscle cells; 2) The signaling pathway that mediate 25-OHC’s muscle wasting effect; 3) New therapeutic strategies to prevent ang II induced muscle wasting using CRISPR/Cas9 technology.

心源性恶液质是慢性心力衰竭病人的一个严重合并症，主要表现为体重下降,骨骼肌萎缩,及血管紧张素II(ang II)水平升高。申请人预实验结果发现ang II渗透能够导致小鼠体重下降和骨骼肌萎缩，伴随血清中TNFα水平明显升高,而1型TNFα受体敲除小鼠则能抵抗ang II诱导的肌萎缩。申请人首次发现TNFα的下游作用靶点是胆固醇25-羟化酶(Ch25h)。Ch25h的作用是将胆固醇转化为25-羟基胆固醇(25-OHC)。申请人进一步证明ang II渗透导致野生型 C57BL/6小鼠血清中25-OHC的升高,而且在小鼠体内注射25-OHC能导致肌萎缩。本项目将利用 Ch25h敲除小鼠，结合ang II渗透，及分子生物学和蛋白组学技术，阐明ang II诱导骨骼肌细胞产生25-OHC的分子机制; 阐明25-OHC引起肌萎缩的信号调控机制; 利用CRISPR/Cas9技术寻找治疗肌萎缩的新途径。

心源性恶液质是慢性心力衰竭病人的一个严重合并症。血管紧张素II（ang II）升高是心源性肌萎缩的重要特征。动物实验结果证明ang II渗透能够导致小鼠体重下降和骨骼肌萎缩。研究证实：1. Ang II通过激活TNFα通路诱导骨骼肌萎缩。Ang II渗透导致C57BL/6 小鼠体重，握力，骨骼肌重量，及肌纤维横截面积下降。Ang II渗透还导致了小鼠血清中TNFα 水平的升高。而在TNFR1KO 小鼠体内渗透ang II，发现ang II渗透虽然同样导致小鼠血清中TNFα 水平的升高， 但并没有导致肌萎缩。 2. Ch25h 是血管紧张素II通过TNFα诱导骨骼肌萎缩的下游作用靶点。基因芯片结果显示在TNFα的作用下， C2C12细胞中的胆固醇25-羟化酶（Ch25h）的mRNA水平明显升高。在C2C12 细胞中过表达Ch25h导致分化受阻，并伴随MyoD 的表达下降，及atrogin-1 and MuRF1的表达水平的明显升高，提示Ch25h 诱导的肌萎缩是由于抑制了肌分化及激活了泛素/蛋白酶体通路。 3. 25-OHC通过激活GSK3β 信号通路导致C57BL/6 小鼠肌萎缩。Ch25h的作用是将胆固醇转化为25-羟基胆固醇（25-OHC）。在C57BL/6小鼠体内注射25-OHC导致体重和骨骼肌重量都比对照组降低，伴随pGSK3β表达水平降低，提示GSK3β 信号通路的激活。4. GSK3β 信号通路的激活导致atrogin-1 ，MuRF1蛋白表达水平增高。Ang II渗透导致了野生型C57BL6小鼠腓肠肌中GSK3β磷酸化水平下降，和atrogin-1 ，MuRF1蛋白表达水平增高。提示GSK3β通过激活泛素蛋白酶体通路而导致肌萎缩。综上，Ang II 通过释放TNFα，激活TNFR1受体，导致Ch25h表达升高。 Ch25h将胆固醇转化为25-OHC。25-OHC通过抑制IGF-1/Akt信号通路导致GSK3β的去磷酸化及激活。GSK3β激活后引起atrogin-1和MuRF1的表达增加，激活泛素蛋白酶体通路而降解肌蛋白。 研究成果为心源性肌萎缩治疗提供了新的理论和方法以及重要的实验依据。