核受体FXR-SHP级联通路参与心肌细胞肥大与心肌成纤维细胞增殖的双重调控及其分子机制

In our previous studies we found a novel FXR-SHP nuclear receptor signaling cascade presented in both cardiomyocyte and cardiac fibroblast (Eur Heart J. 2013; 34:1834-45). Our recent preliminary experiment further suggested that FXR-SHP signaling cascade might regulate both cardiomyocyte hypertrophy and cardiac fibroblast proliferation. However, to date, the role of FXR-SHP signaling cascade in pathological myocardial hypertrophy and the underlying mechanisms have not been investigated. Based on our previous findings, we design the present study to investigate the role of FXR-SHP signaling cascade in the setting of pathological myocardial hypertrophy. On one hand, we will use in vivo gene knockout or overexpression techniques to determine the role of FXR-SHP signaling cascade in both transverse aortic constriction and angiotensin II-induced cardiac hypertrophy. On the other hand, we will use the in vitro gene overexpression or siRNA gene silencing techniques to investigate the role of FXR-SHP signaling cascade in the in vitro cardiomyocyte hypertrophy and cardiac fibroblast proliferation models. The results of our study would highlight the critical role of FXR-SHP signaling cascade in the setting of pathological myocardial hypertrophy, and provide novel targets in treatment and prevention of chronic heart failure.

我们前期工作在心肌细胞和心肌成纤维细胞中发现一条具有功能活性的核受体FXR-SHP级联通路，预实验提示这条通路可能参与心肌细胞肥大与心肌成纤维细胞增殖的双重调控，但目前尚无关于该通路对心肌肥厚作用的相关报道。在前期工作基础上，本项目拟通过在体和离体实验，对核受体FXR-SHP级联信号通路在心肌肥厚中的作用及其分子机制进行研究：一方面应用基因敲除或基因过表达小鼠，在整体动物水平上研究FXR-SHP级联通路在主动脉缩窄和血管紧张素II诱导的心肌肥厚中的作用及其关键分子通路；另一方面运用原代培养小鼠心肌细胞和心肌成纤维细胞，通过重组腺病毒介导基因过表达或基因沉默技术，在细胞水平上探讨FXR-SHP级联通路对心肌细胞肥大及心肌成纤维细胞增殖的作用及相关机制，研究结果不仅将为心肌肥厚的基础机制增添新的内容，并为心力衰竭的防治提供新思路和新靶点。

我们前期工作在心肌细胞和心肌成纤维细胞中发现一条具有功能活性的核受体FXR-SHP级联通路，本项目通过在体和离体实验，对FXR核受体通路功能调控及FXR翻译后修饰调节在心肌肥厚、心肌重构及缺血再灌注损伤中的作用及其分子机制进行研究。研究结果表明：1）核受体FXR是一种新的参与心肌重构病理进展过程的核受体，通过促进氧化应激、线粒体途径诱导的心肌细胞凋亡以及自噬功能失调加重心肌肥厚；2）干扰FXR的SUMO化修饰可增加FXR的转录活性，且通过上调FXR靶基因SHP介导了FXR在小鼠MI/R损伤中的促凋亡作用；3）调控去SUMO化修饰的SENP3蛋白酶等在急性心梗及心肌重构中具有重要作用；4）FXR翻译后修饰调节相关的去泛素化酶USP4和USP18在延缓心肌肥厚中发挥作用，USP18通过改变转化生长因子-β激活激酶1（TAK1）泛素化水平从而作用于TAK1-p38/JNK1/2信号通路并最终参与调控心肌重构的病理进展过程，而USP4是通过其家族特有的去泛素化修饰作用发挥其负调控心肌重构的心脏保护作用；5）与FXR类似以及与FXR功能上存在交叉对话的LXR、VDR等核受体在急性心梗和重构中发挥重要作用。综上，本研究阐明了FXR核受体通路及FXR翻译后修饰调节在心肌肥厚、心肌重构及缺血再灌注损伤中发挥关键作用。因此，筛选特异性干预FXR核受体通路及FXR翻译后修饰调节的药物有望成为治疗心肌肥厚及心肌重构等心血管疾病的新的干预靶点。