心房纤颤诱导心肌纤维化发生新机制-分泌型microRNA-328

Atrial fibrillation (AF) is one of the most common malignant arrhythmias. Patients with AF often accompany with myocardial fibrosis and eventually have heart failure. However, the mechanism of AF-induced myocardial fibrosis has not been well understood. microRNAs play important roles in a variety of cardiac diseases. Recent studies have found that microRNAs are stable in vivo, and can be transported between cells. This study aims to prove that microRNA-328 can be secreted from cardiomyocytes to cardiac fibroblasts and mediate AF-induced myocardial fibrosis. Transgenic animals and cell co-culture will be used to explore the secretion mechanism of microRNA-328. And, we further verify that microRNA-328 could activate the TGF-β1 pathway by inhibiting TGFβRⅢ and then contribute to the increase of collagen content in fibroblasts to cause myocardial fibrosis. Finally, we confirm that knock down of microRNA-328 could alleviate myocardial fibrosis in vivo and in vitro. This project can not only expand the understanding of the mechanism of atrial fibrillation induction of myocardial fibrosis, but also provide a theoretical basis for the prevention and treatment of myocardial fibrosis and heart failure due to atrial fibrillation.

心房纤颤（房颤）是最常见的恶性心律失常之一，房颤患者常常伴有心肌纤维化，最终导致心力衰竭。然而，房颤诱导心肌纤维化的分子机制尚未被揭示。microRNAs在多种心脏疾病中发挥重要作用，近来研究发现microRNAs在生物体内稳定存在，且可以在细胞间传递。本课题将证明microRNA-328通过旁分泌形式从心肌细胞转运至成纤维细胞，介导房颤诱导的心肌纤维化；同时利用转基因动物及细胞共培养技术探索microRNA-328的分泌机制及形式；并进一步证明microRNA-328通过靶向作用于成纤维细胞TGFβRⅢ，激活TGF-β1信号通路，进而促进成纤维细胞分泌大量胶原，引起心肌纤维化；最终通过在体及离体实验证实特异性敲减microRNA-328具有减轻心肌纤维化的作用。本项目的研究不仅可以拓展我们对房颤诱导的心肌纤维化这一重大科学问题的认识，而且将为房颤引起的心肌纤维化及心衰的防治提供理论基础。

心血管疾病是危害人类健康的首要杀手，多种心血管疾病（房颤，心肌梗死，心肌肥厚等）均伴随有心肌纤维化的发生，最终导致心衰和心源性猝死，但其分子机制尚不清楚。非编码RNAs（non-coding RNAs, ncRNAs）参与多种心血管疾病的发生并可通过旁分泌作用于邻近细胞。 本项目通过系列研究发现：（1）miR-328通过囊泡分泌形式从心肌细胞转运到成纤维细胞，通过靶向抑制TGFβRⅢ，激活TGF-β1信号通路，进而参与心肌纤维化发生；抑制miR-328可减轻心肌纤维化发生，改善梗死后心脏功能；miR-328可作为心肌纤维化治疗新靶点。（2）长链非编码RNAs（lncRNAs）参与心肌梗死、心肌肥厚等多种心血管疾病，但其对心肌纤维化的调控尚不清楚。我们首次发现lncRNA PFL抑制let-7d表达，进而参与心肌纤维化发生，敲减PFL表达可减轻心肌纤维化，改善梗死后小鼠心脏功能。（3）为进一步探索miRNAs在纤维化疾病中的治疗潜力，我们选择了给药方式比较简便的肺纤维化模型，观察miRNAs对肺纤维化的治疗效果。我们首次发现在肺纤维化患者和小鼠的肺组织中，miR-26a表达显著降低，同时伴有TGF-β1通路的激活及上皮间质转化（EMT）的发生。体内及体外研究发现，特异性抑制miR-26a可增加肺成纤维细胞胶原含量并诱导EMT和小鼠肺纤维化；相反，过表达miR-26a则可抑制EMT及小鼠肺纤维化的发生。进一步研究证实，miR-26a通过靶向调控CTGF、HMGA2，从而抑制成纤维细胞增殖、分化及上皮细胞向间质细胞转化，进而抑制肺纤维化的发生。同时，我们还发现，TGF-β1通路的下游基因Smad3可以抑制miR-26a表达，而miR-26a也可以通过转录调节Smad4表达，进而影响Smad3核转位。通过本项目的研究，我们揭示了miRNAs对心肌纤维化的调控作用及其在心肌细胞和成纤维细胞间的转运，并探索了其在纤维化疾病中的应用潜力，此外，本项目初步探索了lncRNAs对心肌纤维化的调控作用。这些结果不仅拓展了我们对纤维化疾病发病机制的认识，为纤维化疾病的防治提供了新的理论依据，并且有助于促进新型抗纤维化药物的研发。