跨膜蛋白173在心肌肥厚中的作用及机制研究

Innate immunity and autophagy are important underlying mechanisms in regulating cardiac hypertrophy. TMEM173 is an important bridge and regulatory factor between innate immunity and autophagy. Our preliminary findings showed that TMEM173 may play a protective role in cardiac hypertrophy, but futher study is needed to investigate the exact role and the molecular mechanisms of TMEM173 in cardiac hypertrophy. We intend to explore the effects of TMEM173 on cardiac hypertrophy and fibrosis using pressure overload or Ang II-induced cardiac hypertrophy model on TMEM173-knockout mice and TMEM173-cardiac-specific transgenic mice, through analysis of cardiac function, gross heart, histology and molecular makers. We will further investigate cardiac innate immune response, autophagy and cellular signaling pathways including IRF3/7, NF-κB, SHP-1/2, ERK and JAK1/STAT1 to clear the underlying mechanisms of TMEM173 in cardiac hypertrophy. In addition, cultured neonatal rat cardiomyocytes with silenced or overexpressed TMEM173 were used to observe the effects of TMEM173 on Ang II-induced cardiomyocyte hypertrophy, innate immune response, autophagy and intracellular signaling pathways. The study is designed to elucidate the role and underlying mechanisms of TMEM173 in cardiac hypertrophy, and provide new experimental evidence and targets for clinical intervention in cardiac hypertrophy and heart failure.

天然免疫与自噬是调节心肌肥厚的重要机制。TMEM173是天然免疫与自噬的重要桥梁与调控因子，我们初步的研究结果显示其可能在心肌肥厚中发挥保护作用。本项目拟应用TMEM173基因敲除小鼠与心脏特异性转基因小鼠，建立压力负荷或血管紧张素II诱导的心肌肥厚模型，从心脏功能、大体观察、组织病理、分子标志物表达等多个层面研究TMEM173对心肌肥厚与纤维化的影响。进一步探讨TMEM173对心肌组织天然免疫反应、心肌细胞自噬以及IRF3/7、NF-κB、SHP-1/2、ERK、JAK1/STAT1等细胞内信号转导通路的作用，以明确TMEM173影响心肌肥厚的机制。体外培养原代大鼠心肌细胞，通过沉默或过表达TMEM173，观察TMEM173对血管紧张素II诱导的心肌细胞肥大、天然免疫、自噬以及信号通路的影响。项目以期阐明TMEM173在心肌肥厚中的作用与机制，探寻防治心肌肥厚与心力衰竭的新策略。

天然免疫与自噬是调节心肌肥厚的重要机制。TMEM173是天然免疫与自噬的重要桥梁与调控因子，我们初步的研究结果显示其可能在心肌肥厚中发挥保护作用。本项目应用TMEM173基因敲除小鼠与心脏特异性转基因小鼠，建立压力负荷诱导的心肌肥厚模型，从心脏功能、大体观察、组织病理、分子标志物表达等多个层面研究TMEM173对心肌肥厚与纤维化的影响，并探讨TMEM173影响心肌肥厚的分子机制，并通过体外培养的原代大鼠心肌细胞进一步验证。研究结果显示，胸主动脉缩窄术后6周，TMEM173基因敲除小鼠的左室大小、心脏重量较野生型小鼠进一步增加，心功能恶化；HE与PSR染色显示其心肌细胞横截面积与胶原沉积也明显增多；RT-PCR表明其心肌肥厚与纤维化标志物表达水平上调。相反，TMEM173心脏特异性转基因小鼠心室腔大小、心功能受损、心肌肥厚与纤维化程度较野生型小鼠增明显减轻。体外细胞实验显示，TMEM173也能够抑制苯肾上腺素（PE）诱导的心肌细胞肥大。电镜及Western blot检测发现，TMEM173敲除加重了压力负荷诱导的心肌组织自噬、上调了Beclin1、Atg7、Atg12等自噬相关蛋白的表达。在PE刺激后的心肌细胞中，TMEM173过表达减少了自噬流、下调了自噬相关蛋白表达，而TMEM173沉默则得到相反的结果；给予自噬激活剂Rapamycin会消除TMEM173过表达带来的心肌细胞保护作用，而自噬抑制剂3-MA则会抵消TMEM173沉默带来的不利影响。此外，TMEM173过表达会使PE诱导的p-ULK1ser556水平降低得到回升，而TMEM173沉默则会使PE刺激后心肌细胞中p-ULK1ser556水平进一步降低,提示TMEM173会促进ULK1的磷酸化失活而抑制自噬。这些研究结果表明TMEM173对病理性心肌肥厚具有保护作用，其作用是通过抑制心肌肥厚状态下过度激活的心肌细胞自噬而实现的，ULK1很可能是其发挥作用的靶分子。本项目为阐明心肌肥厚的发生发展机制提供了重要线索，也为探索治疗心肌肥厚与心力衰竭的潜在靶点提供了一定的理论基础。