背景

心力衰竭以心肌肥厚、心肌間質(zhì)纖維化、心腔重構(gòu)以及心室順應(yīng)性下降為主要特征，隨著人口老齡化及肥胖、久坐生活方式以及心臟代謝性疾病負(fù)擔(dān)的增加，其發(fā)病率仍在持續(xù)上升。然而，心臟病理發(fā)生的分子機(jī)制仍未得到充分闡明。

核孔蛋白作為核孔復(fù)合體的組成部分，參與核-質(zhì)間物質(zhì)運(yùn)輸，并在細(xì)胞活動(dòng)及基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控中發(fā)揮必不可少的作用。此前的研究表明，核孔蛋白 Nup35在體外培養(yǎng)的心肌細(xì)胞中對(duì)于維持細(xì)胞內(nèi)pH穩(wěn)態(tài)發(fā)揮選擇性作用，但心臟Nup35在體內(nèi)病理性心臟重構(gòu)中的具體作用迄今尚未報(bào)道。

近日，復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院葛均波教授團(tuán)隊(duì)最新研究首次揭示，Nup35的缺失會(huì)顯著加速心肌纖維化、肥厚與舒張功能障礙，而恢復(fù)Nup35或其下游關(guān)鍵因子Wif1的表達(dá)則能夠逆轉(zhuǎn)這些病理?yè)p傷，為探索心衰發(fā)生發(fā)展的全新分子通路提供了關(guān)鍵突破。該研究成果發(fā)表于心臟知名期刊Cardiovascular Research。

研究結(jié)果

1.病理性心臟重構(gòu)過程中，心肌細(xì)胞核孔蛋白Nup35顯著下調(diào)

在篩查核孔蛋白在心衰過程中的表達(dá)變化時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)首先對(duì)Ang II 處理的小鼠心臟進(jìn)行了RNA測(cè)序，結(jié)果顯示Nup35是下降最顯著的核孔蛋白（圖1A）；隨后通過RT-qPCR和免疫印跡進(jìn)一步證實(shí) Ang II能顯著降低心肌中Nup35的表達(dá)（圖1B、1C）。在TAC壓力負(fù)荷模型中，研究者同樣觀察到Nup35的 mRNA和蛋白水平均明顯減少（圖1D、1E），而免疫共染結(jié)果顯示Nup35主要定位于心肌細(xì)胞核孔區(qū)域，并在Ang II刺激后顯著下降（圖1F）。分析人類擴(kuò)張型心肌病（DCM）公開數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)Nup35在患者心臟中也呈持續(xù)下調(diào)（圖1G、1H）。體外實(shí)驗(yàn)中，新生大鼠心肌細(xì)胞在Ang II刺激下 Nup35表達(dá)隨時(shí)間呈依賴性下降（圖1I），并且使用AT1R拮抗劑纈沙坦能夠逆轉(zhuǎn)Ang II導(dǎo)致的Nup35下調(diào)（圖1J）。綜上，多種體內(nèi)外證據(jù)一致表明，Nup35在病理性心臟重構(gòu)早期即顯著下調(diào)，提示其可能參與心衰發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵機(jī)制。

圖1 心肌細(xì)胞核孔蛋白 Nup35 在心臟病理性重構(gòu)過程中表達(dá)降低

2.成年心肌細(xì)胞中缺失Nup35會(huì)加重血管緊張素II和主動(dòng)脈縮窄誘導(dǎo)的心肌纖維化及心臟功能障礙

研究團(tuán)隊(duì)首先利用AAV9-cTnT-Cre 在 Nup35^flox/flox小鼠中實(shí)現(xiàn)心肌細(xì)胞特異性敲除（圖2A），并驗(yàn)證Nup35的mRNA和蛋白水平均顯著下降（圖2B、2C）。在 Ang II 刺激條件下，盡管SBP同樣升高，但Nup35缺失并不影響血壓水平（圖2D）。然而超聲心動(dòng)圖顯示，Ang II 可升高 E/e′，而Nup35缺失會(huì)進(jìn)一步加重這一舒張功能障礙（圖2E、2F）。組織學(xué)檢查進(jìn)一步證實(shí)Nup35缺失明顯加重Ang II 誘導(dǎo)的心肌纖維化（圖2G），并伴隨纖維化相關(guān)基因顯著上調(diào)（圖2H），且經(jīng)qPCR與免疫染色得到驗(yàn)證（圖2I、2J）。這些結(jié)果表明，成年心肌中缺失Nup35會(huì)顯著加重Ang II與TAC所致的心肌纖維化、舒張功能障礙和病理性心臟重構(gòu)。

圖2 成年心肌細(xì)胞中敲除 Nup35會(huì)導(dǎo)致心肌纖維化與心臟功能障礙

3.心臟特異性過表達(dá)Nup35可緩解心肌纖維化并改善舒張功能障礙

為了驗(yàn)證Nup35的補(bǔ)充是否能夠改善心衰進(jìn)程，研究團(tuán)隊(duì)首先通過AAV9-cTnT-Nup35在小鼠心臟中實(shí)現(xiàn)Nup35的有效過表達(dá)（圖3A），并觀察到其可顯著提升 Ang II和PBS條件下的Nup35蛋白表達(dá)（圖3B）及mRNA水平（圖3C）。功能分析顯示，Nup35過表達(dá)明顯改善了Ang II誘導(dǎo)的心臟舒張功能障礙（圖3D）；組織學(xué)檢查進(jìn)一步證實(shí)其可顯著減輕心肌纖維化（圖3E–G），并降低心肌細(xì)胞死亡水平（圖3H）。這些結(jié)果表明，Nup35過表達(dá)能夠在Ang II誘導(dǎo)的心衰模型中發(fā)揮保護(hù)作用，改善心肌纖維化與心臟功能障礙。

圖3 Nup35 過表達(dá)可減輕 Ang II 誘導(dǎo)的病理性心臟重構(gòu)

4.心肌細(xì)胞中過表達(dá)Wif1可逆轉(zhuǎn)由Nup35缺失介導(dǎo)的病理性心臟重構(gòu)

為了驗(yàn)證Nup35缺失所導(dǎo)致的心臟重構(gòu)是否由Wif1成熟轉(zhuǎn)錄本減少引起，研究團(tuán)隊(duì)使用AAV9-cTnT-Wif1在Nup35CKO與WT小鼠心肌細(xì)胞中過表達(dá)Wif1（圖6A），并通過qPCR與免疫印跡證實(shí)過表達(dá)效率（圖6B、6C）。Wif1的提升并不影響血壓水平，但顯著改善了WT小鼠的Ang II誘導(dǎo)型心臟功能障礙（圖6D）。在Nup35CKO小鼠中，未過表達(dá)Wif1的小鼠表現(xiàn)出進(jìn)行性舒張功能惡化，而AAV9-cTnT-Wif1則使E/e′降低、心功能得到恢復(fù)（圖6D）。同時(shí)，Wif1過表達(dá)顯著減輕了兩組小鼠的心肌纖維化（圖6E、6F）并改善心肌肥厚（圖6G）。這些證據(jù)表明，心肌特異性過表達(dá)Wif1能有效抵消Nup35缺失帶來的病理性心臟重構(gòu)，具有關(guān)鍵保護(hù)作用。

圖4 心肌細(xì)胞中過表達(dá) Wif1 可逆轉(zhuǎn)由 Nup35 缺失介導(dǎo)的病理性心臟重構(gòu)

結(jié)論

本研究系統(tǒng)揭示了Nup35–Wif1通路在調(diào)控心臟病理性重構(gòu)中的關(guān)鍵作用。Nup35 在心肌細(xì)胞中受到壓力刺激后顯著下調(diào)，其缺失會(huì)加速纖維化、肥厚以及舒張功能障礙；而無論是上調(diào)Nup35還是補(bǔ)充其下游關(guān)鍵因子Wif1，都能有效逆轉(zhuǎn)心肌損傷，改善心功能。這些發(fā)現(xiàn)不僅填補(bǔ)了核孔蛋白在心衰機(jī)制研究中的空白，也為通過調(diào)控 mRNA 核輸出治療心衰提供了全新的干預(yù)靶點(diǎn)。

專家簡(jiǎn)介

葛均波

復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院（點(diǎn)擊查看專家詳細(xì)簡(jiǎn)歷）

潘磊

復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院（點(diǎn)擊查看專家詳細(xì)簡(jiǎn)歷）