lncRNA XLOC_034025/MMP-9调控肺动脉高压大鼠急性右心衰竭的机理研究

The patients with severe pulmonary artery hypertension (PAH) will develop acute right heart failure rapidly when suffer perioperative infection. Their conditions deteriorate and the overall mortality rate can be over 50%. We have used lipopolysaccharides to induce acute right heart failure in PAH rats.We found that the expression of myocardial matrix metalloproteinase 9(MMP-9) increased, and the expression of serum calcium ATPase (SERCA2a) significantly reduced. By using high-throughput RNA sequencing and bioinformatics analysis, it was found that lncRNA XLOC_034025 and MMP-9 may have the interaction and the inflammatory response-induced right heart failure in PAH rats may be mediated by MMP-9. The sequence of lncRNA XLOC_034025 was obtained in animal models by RACE and cellular localization of lncRNA XLOC_034025 was obtained on a model of myocardium cells. In this project, we will study the interaction between lncRNA XLOC_034025 and MMP-9, the regulating effect of lncRNA XLOC_034025 / MMP-9 on mitochondria and sarcoplasmic reticulum function-related genes TFAM, TFB2M and SERCA2a in vitro and in vivo acute right heart failure model of PAH. We will explore the molecular mechanism of the maintenance of myocardial mitochondrial ATP synthesis and the homeostasis of sarcoplasmic reticulum ATP consumption, and clarify the molecular mechanism of perioperative acute inflammation induced right heart failure in PAH patients and to explore effective target of treatment for these patients.

围术期感染极易诱发重度肺动脉高压患者的急性右心衰，死亡率可达50%以上。前期我们用脂多糖诱导肺动脉高压大鼠急性右心衰，发现心肌基质金属蛋白酶-9（MMP-9）表达上调，肌浆网钙ATP酶（SERCA2a）表达下调。利用RNA高通量测序和生物信息学分析，发现lncRNA XLOC_034025与MMP-9蛋白可能存在相互作用，并通过MMP-9调控肺动脉高压大鼠急性右心衰，用RACE获得lncRNA XLOC_034025序列，FISH得到细胞定位。本项目拟在明确lncRNA XLOC_034025与MMP-9互作后，在体外和在体模型上研究lncRNA XLOC_034025/MMP-9对线粒体和肌浆网功能相关基因TFAM、TFB2M和SERCA2a的调控作用，探究心肌线粒体ATP合成和肌浆网ATP消耗的内稳态相关分子通路在炎性反应诱导肺动脉高压急性右心衰竭中的作用，为寻找治疗靶点提供依据。

肺动脉高压是严重威胁人类健康的心血管疾病。围术期肺动脉高压患者死亡率较高，重度肺高压患者死亡率可达50%以上。临床上发现肺动脉高压孕妇发生产褥期感染会导致急性右心衰竭，心功能加速恶化，并且感染已被报道成为影响心衰患者转归及预后的第二大危险因素，感染及手术带来的全身炎症激活是如何参与右心衰的加速进展的机制，目前尚不明晰且无有效治疗方案，因此探究轻度感染引起心衰加速恶化的疾病机制，有利于右心衰患者围术期管理方案的制定。本项目基于此目的建立大鼠肺高压模型，探讨小剂量LPS对肺高压模型心功能的影响和可调控的内在分子机制。主要结果：（1）围术期感染加重肺高压产妇右心衰，miR-212-3p可能是右心衰生物标志物。（2）脂多糖诱导肺动脉高压大鼠急性右心衰，lncRNA XLOC_034025表达显著变化，lncRNA XLOC_034025 与 PTBP1存在相互作用， PTBP1通过调控 MMP-9 以及 PKM2/PKM1 表达影响心肌细胞氧化应激，加重心衰进展。（3）NLRP3/Casp1/GSDMD-N/焦亡通路可能通过调控心肌细胞CCL2的表达参与心脏M1巨噬细胞的极化进程，与肺动脉高压大鼠的心衰进程以及心脏内炎症的级联反应密切相关。（4）miRNA 可能通过靶基因参与了 LPS 诱导的肺动脉高压急性右心衰竭病理生理过程，循环 miRNA 具有作为急性右心衰竭的生物标志物的潜力。（5）PKM2表达改变与大鼠形成肺动脉高压的右心组织的肥厚改变以及心衰进程密切相关，确立了探究PKM2活性多聚体比例改变对肺动脉高压右心衰进程的影响，以及PKM2不同聚合体如何参与心衰进程的内在机制作为我们下一阶段工作的重点方向。目前本项目资助的相关SCI论文已发表7篇,待发表1篇。本项目明确了lncRNA XLOC_034025与PTBP1互作机制，在体外和在体模型上研究lncRNA XLOC_034025/PTBP1对线粒体功能相关基因的调控作用，证实了lncRNA XLOC_034025/PTBP1分子通路在炎性反应诱导肺动脉高压急性右心衰竭中的作用，以及作为急性右心衰的治疗靶点的转化价值，并且发现了炎症小体通路在调控心脏免疫微环境中的潜在作用及机制，为肺动脉高压患者急性右心衰竭的预防和治疗方案的制定提供了重要的实验室数据和研发方向。