有氧运动通过增强内皮祖细胞Neuregulin-1/ErbB信号促进心肌梗死后血管再生的作用机制

Cardiac aerobic exercise can significantly improve the quality of life and long-term prognosis of patients with coronary heart disease, while the underlying mechanisms remain obscure. Our preliminary study found that aerobic exercise can promote the function of endothelial progenitor cells (EPCs) and the regeneration of blood vessels in mice with myocardial infarction. Further studies have shown that aerobic exercise enhances the expression of NRG-1 and ErbB2 in EPCs, activates the PI3K / Akt pathway, and up-regulates levels of downstream lncRNA LINC00323. Studies have confirmed that NRG-1 / ErbB signaling can activate PI3K / Akt. Therefore, we speculate that aerobic exercise enhanced the expression of LINC00323 by enhancing the expression of NRG-1 / ErbB2, activating PI3K / Akt, and then acting on the target gene to promote the function of EPCs. In this study, we will perform aerobic exercise intervention on myocardial infarction mice, and isolate bone marrow-derived EPCs in vitro. The recombinant lentiviral vector and corresponding inhibitors will be used to express or silence the target gene to elucidate the relationship between NRG-1/ErbB, PI3K/Akt and lncRNA. Furthermore, the target of LINC00323 was validated by high-throughput sequencing Clip-seq technique to clarify the possible underlying molecular mechanisms of aerobic exercise improving EPCs function and promoting vascular regeneration.

心脏有氧康复运动可明显改善冠心病患者生活质量及远期预后，但作用机制未明确。我们前期研究发现，有氧运动可促进心肌梗死小鼠内皮祖细胞（EPCs）功能及血管再生，进一步研究发现有氧运动后EPCs表达NRG-1和ErbB2增强，PI3K/Akt通路激活，其下游lncRNA LINC00323表达升高，而NRG-1/ErbB信号可激活PI3K/Akt。因此我们推测有氧运动通过增强NRG-1/ErbB2，激活PI3K/Akt调控LINC00323表达，进而作用靶基因而促进EPCs功能。本研究拟对心梗小鼠进行有氧运动干预，并体外分离培养骨髓源性EPCs，采用重组慢病毒载体过表达或沉默目的基因、加入相应抑制剂等方法，阐明NRG-1/ErbB、PI3K/Akt和lncRNA之间的联系，并使用高通量测序Clip-seq 技术验证LINC00323靶基因，以明确有氧运动改善EPCs功能、促进血管再生的分子机制。

背景和目的：心肌梗死是由于心肌细胞严重而持久地缺血导致大量心肌细胞在短时间内坏死，继而成纤维细胞被激活增殖，引起心脏不良重构，心功能减退直至心力衰竭。高强度间歇运动（high-intensity interval training，HIIT）可改善心肌糖脂代谢，提高心肺储备功能，增强心肌抗氧化应激能力。运动训练通过调控细胞因子、通路或微小RNAs促进心肌细胞的增殖。研究发现， lncRNA参与心肌细胞的发育和增殖过程。本研究探讨HIIT通过调控KCNQ1OT1诱导心肌增殖的作用机制，为治疗心肌梗死提供有效的分子靶点。方法和结果:（1）检测HIIT对心肌梗死后lncRNA KNCQ1OT1的表达和对心功能的影响。8周龄的C57/BL6小鼠随机分为3组(每组n=6)。取左心室组织进行qRT-PCR测定lncRNA KCNQ1OT1的表达。结果表明：HIIT显著抑制MI后KCNQ1OT1的表达（P＜0.05），MI后进行HIIT 显著改善EF和FS（均P＜0.05）。表明HIIT抑制心肌梗死后KCNQ1OT1的表达并促进心功能恢复。（2）验证HIIT抑制KCNQ1OT1对成年小鼠的心肌生理性肥大和增殖的影响。5周龄的C57/BL6小鼠提前3周经尾静脉注射携带抑制KCNQ1OT1表达的 9型腺相关病毒和空白病毒，小鼠被随机分为4组。按分组进行运动干预或休息。结果表明HIIT通过抑制KCNQ1OT1促进生理状态下成年小鼠心肌增殖。（3）验证抑制KCNQ1OT1在心肌梗死中的作用。5周龄C57/BL6小鼠提前3周经尾静脉注射AAV9-shKCNQ1OT1和AAV9-shNC，随后建立MI模型，分为2组（每组n=4）。结果表明：KCNQ1OT1促进心肌梗死后心肌增殖，血管新生，减小梗死面积，抑制心肌凋亡。（4）阐明KCNQ1OT1/miR-222-3p轴调控心肌细胞增的分子机制。通过数据库、qRT-PCR、双荧光素酶报告基因检测等明确KCNQ1OT1靶向结合miR-222-3p。表明KCNQ1OT1/miR-222-3p轴调控心肌细胞增的分子机制。结论：HIIT通过KCNQ1OT1/miR-222-3p轴调控心肌增殖，抑制KCNQ1OT1促进心肌梗死后心脏再生和缓解心脏重构。lncRNA KCNQ1OT1可作为治疗心肌梗死潜在的分子靶点。