FBW7介导KLF5泛素化降解促进心脏成肌纤维细胞分化在心梗修复中的作用机制研究

Scar formation is an important compensatory mechanism post myocardial infarction (MI). Recent studies discovered that differentiation from cardiac fibroblasts (CFs) to cardiac myofibroblasts (CMFs) plays an important role in this process, but the corresponding mechanism that in detail remains unclear. Based on reports and our previous work, we proposed hypothesis that the FBW7-induced ubiquitination of KLF5 may regulate the repair of myocardial infarction via promoting cardiac myofibroblast differentiation. To verify this hypothesis and discuss its specific mechanism, by using mouse model of MI and in vitro culture of CFs, from the molecular and cellular level, our study was designed to investigate the relationship between endogenous expression of FBW7 and the repair & remodeling of myocardium after MI; the regulatory effects of FBW7 on cellular phenotype, structure and function that during differentiation from CFs to CMFs; the role of FBW7 / KLF5 signal pathway in the CMFs-dominated repair of infarct myocardium, and furthermore, the overall improvement of heart function. This study was aimed at revealing the novel mechanism of myocardium repair and clinical treatment target post MI, from unique view of myofibroblast differentiation that being regulated by ubiquitination.

心肌瘢痕修复是心肌梗死后重要的代偿机制，新近研究发现心肌中心脏成纤维细胞（CFs）向心脏成肌纤维细胞（CMFs）转化在此过程中发挥重要作用，但具体调控机理不明。基于文献报道及预实验结果我们提出假说：泛素连接酶FBW7可能通过介导枯否样因子5（KLF5）泛素化降解，调控CFs向CMFs转化，进而促进心梗后心肌瘢痕修复与重构。为验证并探明其具体机制，本研究拟基于小鼠心梗模型及CFs体外培养，从分子、细胞、组织、功能多层面：①明确FBW7内源性表达变化与心梗后心肌修复、重构的关联规律；②评价FBW7对CFs向CMFs转化过程的细胞表型、结构与功能特性的调控效应；③确立FBW7/KLF5信号通路对于CMFs主导的梗死心肌组织修复，以及整体心功能改善的调控作用。研究将从泛素化机制调控心脏成纤维细胞特性转化这一独特视点揭示心梗后心肌修复代偿的新颖机制，提示潜在的心梗治疗节点。

心肌瘢痕修复是心肌梗死后重要的代偿机制，新近研究发现心肌中心脏成纤维细胞（CFs）向心脏成肌纤维细胞（CMFs）转化在此过程中发挥重要作用，但具体调控机理并不明确。本研究验证了泛素连接酶FBW7可通过介导枯否样因子5（KLF5）泛素化降解，调控CFs向CMFs转化，进而促进心梗后心肌瘢痕修复与重构。本项目基于小鼠心梗模型及CFs体外培养，从分子、细胞、组织、功能多层面：在心梗后不同天数的心肌组织中，通过 Western Blot 技术检测到明确的 FBW7蛋白表达变化规律与相应心肌组织中KLF5蛋白的表达规律符合，明确了FBW7内源性表达变化与心梗后心肌修复、重构存在关联；发现FBW7外源性下调可抑制CFs向CMFs转化，验证了FBW7对CFs向CMFs转化过程的细胞表型、结构与功能特性的调控效应；论证了FBW7 介导KLF5泛素化降解潜在蛋白位点，离体验证了FBW7 介导的KLF5泛素化降解，基于CFs体外培养，我们发现外源性高表达FBW7能下调KLF5蛋白表达，并进而使KLF5下游调控因子myocardin发生表达变化，在心梗小鼠中活体外源性下调FBW7表达，可在心梗后3、7、14、28天均影响心脏收缩功能，且心梗小鼠中活体外源性下调FBW7，在心梗后28天可检测到增加的心肌组织梗死面积比例，确立了FBW7/KLF5信号通路对于CMFs主导的梗死心肌组织修复，以及整体心功能改善的调控作用。研究从泛素化机制调控心脏成纤维细胞特性转化这一独特视点揭示心梗后心肌修复代偿的新颖机制，提示潜在的心梗治疗节点。