心肌再生修復新靶點！南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院團隊揭示Tert促進心梗后心臟再生修復的作用機制
文章標題：Tert promotes cardiac regenerative repair after MI through alleviating ROS-induced DNA damage response in cardiomyocyte
發(fā)表期刊：Cell Death Discovery (IF 6.1)
合作客戶：南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院賓建平/李新忠研究團隊
ADV-Tert在小鼠心肌細胞中成功過表達
研究背景
成年時期心臟有限的自我更新能力無法恢復心肌梗死、心肌炎等誘導的心肌細胞（CMs）損傷，從而導致預后不良。由于細胞周期阻滯是導致CMs喪失增殖能力的關鍵因素，因此通過誘導成年CMs細胞周期再進入治療心力衰竭和心肌損傷被認為是一種可行的方法。既往研究表明，ROS增加是CMs中DNA損傷反應（DDR）的重要因素，而DDR是細胞周期阻滯的關鍵因素。已發(fā)現(xiàn)端粒酶逆轉錄酶（Tert）對端粒DNA具有保護作用，但是否能通過保護端粒DNA來改善ROS誘導的DNA損傷修復，促進心肌梗死后心肌再生修復尚不清楚。
研究結果
1、Tert過表達通過延長端粒減少端粒DNA損傷促進體外CM增殖
通過分析心臟發(fā)育過程中的Tert、端粒長度和端粒酶活性，發(fā)現(xiàn)高Tert水平的端粒保存和端粒酶活性可能與正常的心臟發(fā)育和心肌損傷愈合能力有關。將ADV-Tert轉導小鼠心肌細胞實現(xiàn)了Tert的顯著過表達，用H2O2處理后，發(fā)現(xiàn)Tert的上調(diào)并沒有降低P7 CMs中ROS的數(shù)量，通過分析Tert對端粒和端粒酶活性的影響，證實Tert成功延長了端粒長度，提高了端粒酶活性。此外，Tert過表達顯著降低了8-oxoG（端粒DNA損傷標記物）和p-ATM（DDR標記物）的水平。研究團隊還利用6-Thio-dG（抑制端粒延長而不改變端粒酶活性）證實6-Thio-dG能夠阻斷Tert誘導的端粒DNA損傷的下調(diào)，從而確定Tert需要端粒延長才能發(fā)揮減少端粒DNA損傷的作用。進一步分析確定Tert通過依賴于端粒的穩(wěn)定和延伸來促進CM增殖。
Tert過表達通過延長端粒來減少端粒DNA損傷，從而促進體外CM增殖
2、Tert通過激活CMs中的NF-κB通路，與內(nèi)皮細胞中的VEGF啟動子結合，促進血管生成
DNA pulldown實驗結合質(zhì)譜等分析，發(fā)現(xiàn)hnRNPA2B1是Tert的上游調(diào)節(jié)劑，促進端粒延長和CM增殖。根據(jù)以往研究表明，研究人員推測心肌Tert過表達通過激活NF-κB信號通路促進VEGF的合成和分泌，從而促進內(nèi)皮細胞增殖和血管生成。在培養(yǎng)的CMs中進行了Tert的過表達和敲低，WB結果顯示在Tert過表達的CMs中，VEGF表達上調(diào)；而CMs核蛋白中p65和NF-κB1蛋白水平隨Tert敲低呈顯著下降趨勢；為了驗證Tert對VEGF的上調(diào)依賴于NF-κB信號通路，研究人員在過表達Tert的同時抑制p65的激活，發(fā)現(xiàn)Tert對VEGF表達的誘導可以被p65的抑制作用抵消，表明Tert通過NF-κB途徑誘導CM中VEGF的表達。ELISA檢測及一系列細胞實驗結果表明，在CMs中過表達Tert可增強內(nèi)皮細胞的遷移、侵襲和發(fā)芽，從而促進血管生成，然而抑制NF-κB活化減弱了這一趨勢。梗死心臟的免疫組化結果顯示，在CMs中特異性過表達Tert顯著增加了代表血管內(nèi)皮細胞的CD31，而NF-κB通路抑制劑PDTC明顯減弱了Tert對血管生成的促進作用。綜合以上結果，Tert通過激活CM中NF-κB通路，誘導VEGF的表達和分泌來促進內(nèi)皮細胞功能。進一步分析證實通過延長端粒長度，Tert介導的端粒DNA損傷修復可以阻斷ATM/ Chk1/p53/p21通路，促進細胞周期再進入。
Tert激活NF-κB通路促進VEGF分泌，導致CMs血管生成增加
實驗結論
本研究證實Tert過表達可以通過恢復停止的CM細胞周期和促進血管生成來促進心肌梗死后心肌再生修復，hnRNPA2B1激活的Tert阻斷了ATM依賴的chk1/p53/p21通路，增強了CMs與內(nèi)皮細胞之間的通訊。因此，參與CM細胞周期再進入和血管生成的Tert可能是心肌梗死后HF的一個有希望的靶點。
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