唾液酸转移酶7A介导的异常唾液酸化在高血压心肌肥厚发生中的作用和机制

Cardiac hypertrophy is a adaptive response to the biomechanical stress, but it is the early event to induce cardiomyocyte apoptosis and lead to heart failure. We have found that sialytransferase7A (Siat7A) is increased in the ischemic myocardium and promotes cardiomyocyte apoptosis (Basic Res Cardiol. 2015;110(3):28). It was reported that Siat7A is consistently overexpressed at the mRNA level in the hypertrophic ventricles of three hypertensive rat models independently of genetic background. However, the roles and relevant mechanisms for Siat7A in the pathologic cardiac hypertrophy after hypertension have not been clarified. Our preliminary experimental results showed that expression of Siat7A elevates in the hypertrophic ventricles of hypertensive patients. We also found that Siat7A expression is increased in the AC16, a human cardiomyocyte-like cell line, after the treatment of angiotensin II (ANGII), and Siat7A induces cardiac hypertrophy through activation of TGFβ/TAK signailing. This study is objective to apply a model of hypertrophic mice which are myocardium-specific Siat7A knockout, collecting the samples of hypertensive patients, combing the culture of cardiomyocyte and the protocols in pathology, hemodynamics and molecular biology to investigate the followings in depth: 1. the roles of Siat7A in cardiac hypertrophy induced by hypertension; 2. the influence of abnormal sialylation induced by Siat7A on activations of TGFβ/TAK and MAPK or NF-κB signal pathways; 3. Whether or not transcriptor KLF4 or caudal-related homeobox transcription factor (CDX) transactivats Siat7A expression. Our study may provide a new target for the therapy of cardiac hypertrophy after hypertension.

高血压心肌肥厚（CH）容易发生心肌缺血。我们发现，唾液酸转移酶7A （Siat7A） 促进缺血后心肌细胞凋亡（Basic Res Cardiol. 2015;110:28.）。有研究报道，Siat7AmRNA在高血压大鼠的肥厚心肌中表达持续升高。但是，Siat7A在心肌肥厚发生中的作用不清楚。我们预实验结果提示，高血压病人的肥厚心肌中Siat7A表达增强；Siat7A促进心肌细胞肥大，促进TGFβ及TAK表达。为深入探讨Siat7A在CH中作用机制，本研究拟通过培养心肌细胞，制备心肌特异性Siat7A基因敲除小鼠，诱发CH，收集CH病人标本，结合运用病理学、分子生物学以及血液动力学检测技术探讨：①Siat7A在心肌肥厚发生中作用；②Siat7A介导的唾液酸化对TGFβ/TAK及MAPK或NF-κB信号通路影响；③转录因子KLF4或CDX对Siat7A调节。该研究为治疗CH提供新的理论依据。

据报道，心肌肥厚的发展中，心脏唾液酸化增强。在不同基因种属的原发性高血压大鼠的肥厚心肌中，唾液酸糖基转移酶7A（Siat7A）基因表现持续升高。但是其相关作用及机制未曾被阐明。本研究的目的（1）在病理性肥厚心肌组织中，Siat7A蛋白的表达情况及其作用；（2）阐明在心肌细胞发生肥厚中，Siat7A介导的唾液酸化对转化生长因子β激活激酶1（TAK1）的表达以及活性的影响；（3）揭示在心肌细胞发生肥厚中，Siat7A是否调节低氧诱导因子1α（HIF1-α）的表达，HIF1-α是否转录调控TAK1的表达。我们的研究结果显示，无论是人的病理性肥厚心肌组织中还是血管紧张素II（ANGII）诱导的高血压大鼠的肥厚心肌组织中，Siat7A蛋白的表达显著增加。腺相关病毒AAV9携带的Siat7A沉默基因被注射入大鼠的左心室壁后，能够有效地抑制ANGII诱导心肌肥厚的发生。相反，在心肌肌钙蛋白T（cTNT）启动子的辅助下，将携带着Siat7A基因的AAV9注射入静脉中，使Siat7A基因特异性过表达在心肌组织中，结果加重了病理性心肌肥厚的发生。体外实验显示，敲低Siat7A基因抑制了癌胚唾液酸Tn抗原（sTn）的表达，以及ANGII诱导的心肌细胞肥大。在机制的探讨中发现，在肥大的心肌细胞中，伴随着ANGII诱导Siat7A表达增加，TAK1-NF-κB信号通路激活。敲低Siat7A基因能够抑制该信号通路的激活。同时，ANGII能够诱导HIF1-α的表达，敲低Siat7A基因能够抑制其表达，进而抑制TAK1的表达。染色质-蛋白免疫共沉淀以及荧光素酶标记实验显示，在ANGII刺激的心肌细胞中，HIF1-α结合于TAK1启动子区域 (nt -1285 to -1274 bp) 并且执行TAK1的转录。本研究的最终结论：肥大因子刺激下，Siat7A在心肌组织中表达上调，并且通过激活 HIF-1a-TAK1-NF-κB通路促进心肌细胞发生肥大。