ckip-1 基因敲除对模拟失重状态下心肌萎缩的影响

The molecular mechanism research of cardiac remodeling under microgravity is important to make astronaut recover from unloading-induced cardiovascular changes by spaceflight. CKIP-1 was found to be an inhibitor of pressure overload induced cardiac hypertrophy.CKIP-1 could interact with class II Histone Deacetylase-HDAC4/5/7/9 which are key regulators of pressure overload induced cardiac hypertrophy and regulate the class II HDACs nuclear export to control MEF2 activity. Our previous research showed hypergravity could promote the nucleus export of HDAC4/5. We also found ckip-1 knock out mice could inhibit cardiac atrophy under simulated microgravity. These data indicated that the gravity factor regulated the class II HDACs nuclear export and MEF2 activity, thus resulted in cardiac atrophy during spaceflight. In this project, we will further explore the regulation of CKIP-1 and class II HDACs on unloading induced cardiac atrophy under simulated microgravity. This study will promote us to understand the mechanisms of cardiac atrophy induced by spaceflight and develop countermeasures against physiological problems during weightlessness.

航天飞行后心血管失调的机理及其对抗措施问题的研究首先要解决压力负荷减弱对心肌重塑的影响及其机制。CKIP-1可以同压力负荷增加致心肌肥大的关键抑制因子II型组蛋白去乙酰化酶家族包括HDAC4/5/7/9发生相互作用，并通过PP2A对II型HDACs的核质定位发挥调控作用，控制心肌关键转录因子MEF2的活性，进而调控压力过负荷引起的心肌重塑过程。我们前期发现超重可以显著促进HDAC4/5由细胞核到细胞质的转位。预实验结果显示CKIP-1敲除可一定程度对抗模拟失重引起的心肌萎缩。表明重力因素可影响Ⅱ型HDACs的转位，进而影响MEF2的活性，调控失重状态下心肌萎缩过程。因而本项目利用ckip-1 基因敲除小鼠对CKIP-1 以及II型HDACs在失重-压力减负荷导致的心肌萎缩过程中的生理功能和作用机制开展研究，为航天飞行后心血管失调的机理及其对抗措施问题的研究提供新的思路和研究基础。

航天飞行后心血管失调的机理及其对抗措施问题的解决首先要了解失重状态下心肌重塑发生的分子机制。CKIP-1 可以同压力负荷增加致心肌肥大的关键抑制因子II型组蛋白去乙酰化酶家族包括HDAC4/5/7/9 发生相互作用，进而抑制压力过负荷引起的心肌重塑。本项目利用CKIP-1模式小鼠研究尾吊模拟失重导致心肌重塑的发生过程及其机制。.利用小鼠尾吊模拟失重效应，研究小鼠尾吊模拟失重及负荷恢复对心脏结构、功能变化的影响以及其中涉及的信号分子变化。发现尾吊及恢复导致左心功能下降，重塑基因BNP表达升高，发生了心肌重塑，并且这种重塑是可以恢复，同时右心也发生了重塑。Western Blot 检测发现病理性重塑相关蛋白，HDAC4，ERK1/2和LC3-II在尾吊28天和恢复7后的左心和右心中均被激活，直到恢复14天后恢复，而生理性重塑相关信号AMPK 在尾吊28天和恢复7天后的左心和右心中也均被抑制，所不同的是恢复14天后左心AMPK磷酸化水平恢复至正常水平，而右心中未能恢复。同时发现在尾吊模拟失重可以导致小鼠心肌内CKIP-1的mRNA和蛋白质的表达水平明显降低。.利用CKIP-1敲除和心肌特异转基因小鼠研究CKIP-1对尾吊模拟失重导致心肌重塑的调控作用。CKIP-1 转基因小鼠心肌可显著对抗尾吊模拟失重心肌重塑，尾吊后转基因鼠的心脏指数，心肌细胞的大小以及左心室的重量没有显著变化，并且高于野生型小鼠。尾吊28 天后反应心肌收缩功能的射血分数（EF）和左室短轴缩短率（FS）野生型小鼠都有显著下降，而CKIP-1 转基因小鼠尾吊后的心脏功能明显高于野生型小鼠，同时尾吊模拟失重对小鼠心肌重塑基因的表达检测发现，如图15，尾吊模拟失重可以导致重塑基因BNP的表达升高，但是CKIP-1心肌内转基因可以抑制尾吊模拟失重导致的心肌重塑基因BNP的升高。但是CKIP-1敲除小鼠尾吊后并没有抑制BNP的表达升高。同时CKIP-1心肌转基因可以抑制尾吊模拟失重导致的HDAC4的磷酸化水平的升高，进一步阐明了CKIP-1对模拟失重导致心肌重塑的调控机制。为航天飞行后心血管失调的机理及其对抗措施问题的研究提供新的思路和研究基础。