信号蛋白HIP-55抑制肾上腺素受体介导的心肌纤维化及其分子机制

Cardiac fibrosis is a common pathophysiological process shared by many cardiovascular diseases and is crucial in the transition of cardiac function from compensated to decompensated stage. It is closely related to the occurrence, development and prognosis of thesediseases. The excessive activation of Sympathoadrenal system(especially activation of β-ARs) is an important cause of cardiac fibrosis and heart failure,while β-ARs blockers can observably improve the prognosis for patients. HIP-55 is a novelprotein relatedto cardiac fibrosis, found by using proteomics approaches in the model of isoproterenol (ISO) induced cardiac remodeling in our former research. But the protein's effect in cardiac fibrosisand the mechanism are still unclear. Our previous researches indicate that HIP-55 can both inhibit ISO induced cardiac fibrosis and negatively regulate the signal of adenylyl cyclase /cAMP/ p38MAPK pathway. Therefore, this research hypothesized that HIP-55 can inhibit cardiac fibrosis by negatively regulating the signal of adenylyl cyclase /cAMP/ p38MAPK pathway, and will clarify the effect and the regulation mechanismof HIP-55 in cardiac fibrosis, on different levels of molecular, cellular and in vivostudies.

心肌纤维化是多种心血管疾病共有的病理基础，也是心脏功能由代偿期向失代偿期转变的关键，其严重程度和疾病的发生发展及预后密切相关。交感-肾上腺素系统过度激活（激活β-ARs）是促心肌纤维化和心衰的形成的重要因素，β-ARs阻滞剂能够显著改善患者的预后。前期工作中我们在异丙肾上腺素（ISO）诱导的心肌重塑模型中利用蛋白质组学方法，发现了一个新的与心肌纤维化相关的蛋白质HIP-55。目前，HIP-55在心肌纤维化中的功能和机制尚无研究。我们前期实验提示HIP-55具有抑制ISO诱导心肌纤维化的功能，并能负调控IS0激活的adenylyl cyclase /cAMP/ p38 信号通路。因此，我们提出HIP-55通过负调控adenylyl cyclase/cAMP/ p38信号通路抑制心肌纤维化的科学假说。本课题将通过分子-细胞-整体动物不同层面研究，明确HIP-55在心肌纤维化中功能和调控机制。

心肌纤维化是心脏重塑的重要病理改变，其严重程度和疾病的发生发展及预后密切相关。预防和逆转心肌纤维化具有重要的意义。大量研究表明儿茶酚胺-肾上腺素系统过度激活是促心肌纤维化的重要因素，β-肾上腺素受体（β-ARs）阻滞剂能够显著改善患者的预后。前期工作中我们在异丙肾上腺素（ISO，β-肾上腺素受体激动剂）诱导的心肌重塑模型中利用高通量的比较蛋白质组学方法，发现了一个新的与心肌重塑相关的蛋白质HIP-55。HIP-55在心肌纤维化中的功能和机制尚不清楚。本研究发现，HIP-55具有抑制ISO诱导心肌纤维化的功能。在细胞水平HIP-55能够抑制ISO诱导的心肌成纤维细胞增殖，抑制I型和III型胶原分泌。在整体动物水平，过表达HIP-55转基因鼠能够抑制抑ISO诱导的心脏制纤维化，反之HIP-55敲出鼠导致加重ISO诱导的心脏制纤维化。机制研究表明，HIP-55能够负调控β-肾上腺素受体介导心脏纤维化的下游信号通路：β-AR/p38 MAPK信号通路以及β-AR/ERK1/2 MAPK信号通路抑制心脏纤维化。大量研究表明p38 MAPK是介导β-AR过度激动诱导心脏纤维重要机制。过表达HIP-55显著抑制ISO诱导的p38 MAPK磷酸化及激酶活性，而敲减HIP-55则显著促进P38磷酸化及激酶活性。p38 MAPK抑制剂抵消HIP-55对成纤维细胞增殖的抑制作用。GST-pulldown实验未发现HIP-55与p38 MAPK有直接的结合。而过表达HIP-55显著抑制ISO诱导的P38上游激酶PKA的活性。此外，我们还发现，过表达HIP-55还能显著抑制ISO诱导纤维化的另一个重要细胞增殖通路ERK1/2的磷酸化，而敲减HIP-55则显著促进ERK1/2磷酸化。总之， HIP-55通过负调控介导ISO诱导心脏纤维化的两条重要信号通路p38 MAPK和ERK1/2 MAPK抑制心肌纤维化。