缺氧诱导因子HIF-1激活瞬时受体电位TRP通道及其促心肌肥厚机制

缺氧促心肌肥厚，并诱发心源性猝死。细胞内钙浓度([Ca2+]i) 的增高为缺氧诱发心肌肥厚的重要机制之一，但其增高机制尚不明确。瞬时受体电位通道(TRP)，在细胞凋亡、增殖、分化过程中起重要调节作用，其亚型TRPC1，TRPC3和TRPC6在心肌细胞中存在，电生理学特征为一种钙通透的非选择性阳离子通道。我们假设在缺氧时，心肌细胞内增加的缺氧诱导因子(HIF-1)可激活某种TRP通道，并导致外钙内流引起 [Ca2+]i的增加，增高的[Ca2+]i继而激活参与心肌细胞肥大关键调节分子－活化T细胞核因子(NFAT)，促进细胞产生病理性肥大。因此，本课题拟采用电生理学、影像学和分子生物学等实验技术，确定缺氧心肌细胞主要TRP通道亚型(TRPC1,3,6)的表达变化，以及HIF-1对其调节的机制，最终建立HIF-1激活相关TRP通道信号网络，为抗缺氧和抗心肌肥厚的药物研发提供新的靶标和药物筛选平台。

缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）是缺氧应答中起重要作用的转录因子。本研究探讨HIF-1α在轻度缺氧诱导心肌细胞肥大发展及机制中的作用。采用原代新生Wistar乳鼠心肌细胞培养及轻度缺氧(10% O2)培养心肌细胞建立缺氧模型；心肌细胞转染；免疫荧光染色；Real-time PCR测定；Western blot免疫印迹法；流式细胞术检测细胞内钙。通过免疫荧光染色、Real-time PCR及Western blot免疫印迹实验，我们发现与正常原代心肌细胞相比，轻度缺氧(10% O2)可以引起原代心肌细胞肥大，同时伴有HIF-1α的 mRNA和核蛋白表达的显著增加。缺氧可以促进瞬时受体电位TRPC通道中除了TRPC1通道外的TRPC3和TRPC6通道表达的增加，以及增强Ca2+-calcineurin，并且表现一定的时间依赖性。将原代心肌细胞分别转染HIF-1α质粒、给予终浓度为30 μM 的HIF-1α特异性阻断剂SC205346 处置后 ，通过Real-time PCR、Western blot免疫印迹等实验我们发现，SC205346抑制缺氧导致的心肌细胞肥大和TRPC通道表达的上调及Ca2+-calcineurin的增强，相反过表达HIF-1α则起促进作用。最后我们通过实验数据分析，在缺氧条件下，HIF-1α在调控TRPC通道促心肌细胞肥大的发展及其机制中起重要作用。我们的研究表明， HIF-1α在轻度缺氧诱导心肌细胞肥大的发展中起着始动因子的作用。其主要作用机制是通过上调TRPC3和 TRPC6表达，增强TRPC3和 TRPC6通道介导的Ca2+- calcineurin。此外，在利用心肌成纤维细胞缺氧模型我们发现一种新型的TGF-β信号通路负性调控因子－转化生长因子III型受体（TGFBR3，betaglycan）。TGF-β信号通路在心肌纤维化，心肌肥厚，心律失常等重大心脏疾病中发挥重要调节作用，因此寻找TGF-β信号通路负性调控因子具有重要临床应用前景。首次证明TGFBR3过表达可保护缺氧诱导的心肌成纤维细胞的凋亡，降低胶原的产生，具有潜在的抗心肌纤维化的作用。TGFBR3对TGF-β信号通路负性调控作用与其抑制TGF-β1的表达以及TGFBR1/TGFBR2受体复合物的形成有关。本次申请发表SCI收录文章3篇，国家核心期刊1篇，培养研究生三名。