ADAM23在心肌肥厚中的作用及机制

Cardiac hypertrophy is a complex process of cardiac remodeling involving numerous factors, in which the core link is the disruption of extracellular matrix. ADAM (a disintegrin and metalloproteinase) family proteins influence the construction of the extracellular matrix through its metalloprotease domain and disintegrin domain, and then play an important role in regulating cardiac remodeling. However, lack of metalloprotease activity in ADAM family members, such as ADAM23, is still unclear in the role of cardiac hypertrophy. Our preliminary findings showed that deficiency of ADAM23 in heart exacerbated cardiac hypertrophy. This project intends to (1) apply cardiac specific knockout of ADAM23 mice and cardiac specific ADAM23 transgenic mice to establish pressure overload-induced cardiac hypertrophy model; (2) apply primary cultured rat cardiomyocytes infected AdADAM23 and AdshADAM23 adenoviruses, which are induced by AngII, to investigate the role of ADAM23 in cardiac hypertrophy in vivo and in vitro level, (3) and apply co-immunoprecipitation, western blotting and other molecular biology techniques to explore the underlying mechanisms of ADAM23 in cardiac hypertrophy, which will be helpful for providing new molecular targets to prevent and control cardiac hypertrophy.

心肌肥厚是一种复杂的多因素参与调节的心脏重构的过程，其中细胞外基质的破坏是心脏重构的核心环节。ADAM家族蛋白可通过其金属蛋白酶结构域和去整合素结构域，影响细胞外基质的构建，进而对心脏重构发挥重要的调控作用。而ADAM家族中一类缺乏金属蛋白酶活性的成员（如ADAM23），在心肌肥厚中的作用尚无报道。我们初步的研究结果显示ADAM23对心肌肥厚的发生发展具有明显保护作用。本项目拟（1）应用心脏特异性ADAM23基因敲除小鼠和转基因小鼠，通过压力负荷诱导的心肌肥厚模型；（2）培养大鼠原代心肌细胞，过表达或沉默ADAM23，通过AngII诱导建立心肌细胞肥大模型，联合体内、体外实验证实ADAM23对心肌肥厚的作用；（3）应用免疫共沉淀、蛋白质印迹等分子生物学技术，探究ADAM23其对心肌肥厚的调控机制。以期能为防治心肌肥厚提供新的分子靶点。

心肌肥厚是心力衰竭的关键性临床阶段，是原发性或继发性高血压、心肌梗死、瓣膜狭窄、先天性心脏病等多种心血管疾病向心力衰竭的共有病理生理过程。因此，阐明心肌肥厚的发生发展机制，并找到其关键有效的分子靶点及其调控机制具有非常重要的理论和临床意义。去整合素金属蛋白酶（a disintegrin and metalloproteinase，ADAM）家族蛋白在心血管疾病中发挥重要作用，作为潜在的治疗靶点成为研究的热点与重点。. ADAM23作为ADAM家族一员，我们研究首次发现ADAM23蛋白表达，在肥厚型心肌病及扩张型心肌病人较正常人心脏中显著下调；在主动脉缩窄术诱导建立小鼠心肌肥厚模型组较假手术组心脏组织中显著下降；在Ang II诱导建立心肌细胞肥大模型组较对照组同样也是下调。我们应用心脏特异性ADAM23基因敲除（cADAM23-ko）小鼠和心脏特异性ADAM23转基因（ADAM23-TG）小鼠，通过主动脉缩窄术建立心肌肥厚模型，通过心功能检测、组织病理学及RT-PCR分析，发现ADAM23在心肌肥厚的发生发展过程中具有显著的保护作用；通过小鼠心肌胶原组织染色及相关标志物mRNA表达的检测，发现ADAM23对心肌纤维化具有保护作用。通过培养大鼠原代心肌细胞，过表达ADAM23或沉默ADAM23表达，采用Ang II诱导建立心肌细胞肥大模型，在细胞水平进一步验证ADAM23减轻心肌细胞肥大。通过相关信号通路激活程度筛查，结果发现ADAM23特异性的阻断压力负荷引起的FAK-AKT信号通路的过度激活。使用FAK激酶抑制剂治疗压力负荷引起的心肌肥厚，结果进一步证实心肌细胞中ADAM23通过特异性的抑制FAK及下游信号通路的过度激活，对病理性心肌肥厚及纤维化发挥保护功能。. 我们的研究结果揭示了心肌细胞中ADAM23是病理性心肌肥厚的关键抑制蛋白，更为重要的，研究结果还发现了ADAM23通过特异性阻断FAK的激活发挥对病理性心肌肥厚的保护作用。这些研究发现为病理性心肌肥厚的发生发展提供了新的见解，也为心肌肥厚的临床治疗提供了新的潜在靶点。