小分子GTP结合蛋白抑制高血压心肌重塑病理机制研究

PI3K/AKT signaling pathway plays an important role in cardiac remodeling. However, the underlying mechanism regulating this remains to be elucidated. Our previous data showed that the expression of Rab10，a small GTPase, was downregulated in rat neonatal cardiomyocytes and mouse heart in response to Ang II. Using the cardiac-specific Rab10 transgenic mice and Rab10-related recombinant adenovirus which were constructed in our lab,we found that overexpression of Rab10 attenuated Ang II-induced cardiac hypertrophy,myocardial interstitial fibrosis, and PI3K/AKT activation. However,the mechanism of Rab10 inhibiting cardiac remodeling needs to be further investigated. In this project,we will use both neonatal cardiomyocytes and transgenic mice to examine the effect of Rab10 on cardiac hypertrophy，myocardial interstitial fibrosis, inflammation and apoptosis, and disclose Rab10-related signal transduction pathway and the regulation mechanism of Rab10 expression. These findings will give novel insight to the molecular mechanism clarifying cardiac remodeling, thereby providing important evidences for prevention of cardiac remodeling and heart failure.

PI3K/AKT是心肌重塑的重要信号通路，但调控PI3K/AKT通路的机制尚不清楚。我们前期研究发现Ang II下调心肌细胞和小鼠心脏小分子GTP结合蛋白Rab10的表达,应用心脏特异性过表达Rab10转基因小鼠和Rab10重组腺病毒，发现过表达Rab10可抑制Ang II诱导的心肌肥厚和纤维化以及PI3K/AKT的活性，但Rab10抑制心肌重塑的机制仍需进一步研究。本课题拟采用转基因小鼠和体外心肌细胞，应用Rab10和siRNA腺病毒感染、定量PCR和病理观察等技术，探讨Rab10过表达或敲低调节心肌肥厚、纤维化、炎症和凋亡的作用，明确Rab10表达调控机制和对PI3K/AKT信号通路的影响，阐明其调节心脏功能的病理生理机制，为阐释心肌重塑的发生提供新的分子机制，为寻找治疗心衰的新药物靶点提供新的思路。

机械压力和神经体液因子等刺激因素能引起心肌重塑，心肌重塑是引起心力衰竭的主要原因。目前研究已发现很多引起心脏重塑的调节因子，例如PI3K/AKT、MAPK、钙依赖磷酸酶-NFAT通路以及miRNA等，然而关于心肌重塑的负性调节因子报道相对较少。Rab10作为小分子GTP结合蛋白Rab家族成员之一，在脂肪细胞的能量代谢和免疫细胞的受体转运等过程中起着重要作用。但是，Rab10在心肌重塑和心衰中的作用及机制尚不清楚。.本项目围绕Rab10在心肌重塑中的作用主要开展了如下研究：分析了Rab10在心肌重塑中的表达变化，利用转基因技术、腺相关病毒（AAV）技术以及腺病毒技术在体内外研究 Rab10对Ang II和主动脉弓缩窄（TAC）诱导的心肌重塑和心衰中的作用，阐明了Rab10对下游信号通路的影响以及表达变化的分子机制。主要取得了如下重要结果：发现Ang II能引起原代心肌细胞和小鼠心脏组织Rab10表达下调；利用原代培养大鼠心肌细胞，发现Rab10过表达能显著抑制Ang II诱导的心肌细胞肥大，而其显性负效应突变体Rab10T23N过表达以及特异性敲低Rab10能显著增强Ang II诱导的心肌细胞肥大；利用心脏特异性表达Rab10转基因小鼠进行Ang II灌注后，发现转基因小鼠能明显改善心脏功能，显著抑制Ang II诱导的心肌肥厚、纤维化、炎性细胞浸润以及细胞凋亡；而且我们发现Rab10转基因小鼠进行TAC造模后，心脏功能也显著改善，心肌肥厚和纤维化明显被抑制。进一步我们构建Rab10特异敲低的嗜心肌AAV9病毒，将其通过尾静脉注射至小鼠体内，随后进行TAC造模，结果表明特异性敲低Rab10显著加剧了TAC诱导的心肌重塑以及心脏功能下降和心衰。体内外分子机制研究发现Rab10通过与AT1受体相互作用促进AT1的泛素蛋白酶体降解，抑制了下游信号ERK1/2和PI3K/AKT通路。进一步研究发现Rab10是miR-199a的靶向调节蛋白，Ang II和压力负荷可能通过上调肥厚相关miR-199a表达抑制Rab10导致心肌重塑和心衰。基于体内外研究，我们的结果表明Rab10通过抑制AT1介导的ERK1/2和PI3K/AKT下游信号通路抑制Ang II和TAC诱导的心肌重塑和心衰，具有心肌保护作用，本研究阐释抑制心肌重塑和心衰的新颖分子通路，为寻找治疗心衰的新药物靶点提供思路。