水通道蛋白4基因沉默介导的内质网应激途径在心肌肥厚中的作用

Cardiac hypertrophy is an adaptive response in association with heart failure. Aquaporin-4 (AQP4) is a type of water channel protein for maintaining the water balance of cardiomyocytes. However, the physiological role of AQP4 involved in cardiac hypertrophy is poorly understood. Our previous experiments confirmed that AQP4 knockout promoted cardiac hypertrophy process by inducing endoplasmic reticulum calcium regulatory system disorders , which may be related to endoplasmic reticulum stress (ERS). However, the relationship between AQP4 and ERS in cardiac hypertrophy hasn't been reported. The results of preliminary test showed that PERK (a molecule of ERS) was upregulated in hypertrophic myocardium of AQP4 knockout mice. Therefore, we speculate that AQP4 knockout promote myocardial hypertrophy through activation of ERS. Based on preliminary results, we will apply AQP4 knockout animals and AQP4 siRNA cardiomyocytes in this study, using suitable techniques to explore the mechanism of ERS in the pathological process of AQP4 silencing aggravating myocardial hypertrophy. Also, we will analyze the impact of AQP4 silencing on ERS related pro-apoptotic pathway and endoplasmic reticulum calcium regulatory system. The study will clarify the role of AQP4 in cardiac hypertrophy in a new perspective, which will provide new theoretical ideas to the prevention and treatment of cardiac hypertrophy.

心肌肥厚是心力衰竭前的一种适应性反应。水通道蛋白4（AQP4）是维持心肌细胞水平衡的一种水分子转运蛋白。然而AQP4在心肌肥厚中的作用尚未阐明。前期研究发现，AQP4基因敲除促进了心肌肥厚病理进程，其机制涉及诱导内质网钙调控系统紊乱。而内质网钙调控系统紊乱与内质网应激(ERS)相关。然而，AQP4与ERS在心肌肥厚中的关系尚无文献报道。预试验结果显示，ERS分子PERK在AQP4基因敲除小鼠肥厚心肌中表达上调，因此，我们推测，AQP4 基因敲除促进心肌肥厚可能与ERS激活有关。本研究拟在前期研究基础上，采用AQP4基因敲除动物和AQP4 siRNA细胞，应用多种实验技术，深入分析ERS在AQP4基因沉默促进心肌肥厚中的作用机制，探讨AQP4基因沉默对ERS促凋亡途径和内质网钙调控系统紊乱的影响。本研究从新视角阐明AQP4在心肌肥厚中的作用机制，为心肌肥厚防治提供新理论思路。

AQP4是水通道蛋白的一种亚型，可维持心肌细胞内的水平衡。然而，在心血管病中AQP4的生理作用却知之甚少。我们的研究内容是探讨内质网应激参与AQP4基因敲除（KO）介导的心肌损伤的机制。AQP4基因敲除小鼠和野生型小鼠随机分为三组：对照组、异丙肾上腺素刺激组（ISO，1mg/kg，s.c.，5d），和apocynin治疗组（APO，100mg/kg，po.，3d）。同时培养H9c2大鼠心肌细胞，并进行AQP4 siRNA转染。结果表明，基因敲除小鼠与野生型小鼠相比，左心室重量指数和心肌炎细胞面积增加， 同时伴随着氧化应激的标志物丙二醛和NOX4水平显著增加。此外，p66Shc和内质网应激标志物PERK，GRP78和CHOP和促炎因子如ETA，IL6和TNFα的蛋白表达在AQP4基因敲除小鼠或AQP4 siRNA转染的心肌细胞中表达上调，而CASQ2的表达下调。ISO刺激会加重这些异常表达，APO可一定程度减缓这些异常表达。本研究表明AQP4基因敲除小鼠容易诱发心肌损伤和细胞凋亡。而内质网应激， p66Shc和炎症因子也参与了此病理过程。