张幼怡/肖晗揭示病理性基质刚度通过促进心脏成纤维细胞转分化的分子机制

中国科学杂志社  |   2020-07-03 09:42

来源:中国科学杂志社

心脏纤维化是众多心脏疾病的一个重要病理过程,它的发展最终会导致心力衰竭。心脏纤维化的病理表现是细胞外基质的沉积,其中心脏成纤维细胞转分化为肌成纤维细胞,后者是合成并分泌细胞外基质的主要来源。大量细胞外基质沉积使得心肌僵硬度增加,基质刚度升高;而增加的基质刚度又会进一步促进心脏成纤维细胞转分化,形成恶性循环,加重心脏纤维化。然而,基质刚度如何促进心脏成纤维细胞转分化的基质尚未完全探明。wt_a42302020703181334_ec9849.jpg近日,北京大学第三医院心内科、血管医学研究所张幼怡/肖晗课题组在Science China Life Sciences 发表了题为“Pathological matrix stiffness promotes cardiac fibroblast differentiation through the POU2F1 signaling pathway”的研究论文,揭示了转录因子POU2F1在病理性基质刚度促进心脏成纤维细胞转分化过程中的作用。张幼怡/肖晗课题组通过对不同基底刚度下培养的心脏成纤维细胞的转录组学数据进行分析挖掘,预测转录因子POU2F1可与50个差异表达基因的启动子结合,可能是基质刚度促进成纤维细胞转分化的关键分子。通过体外模拟不同心脏状态(生理状态,心梗后早期,心梗后晚期)的的心肌硬度,检测培养在相应基底刚度上的心脏成纤维细胞内的POU2F1水平,发现病理基质刚度能够促进POU2F1的表达。在小鼠心梗模型中,POU2F1的表达水平在心梗后早期和晚期的心肌缺血区均较远隔区显著升高。进一步的功能及分子机制研究发现,POU2F1能够与三个纤维化抑制因子IL1R2CD69TGIF2的启动子结合。病理性基质刚度能够抑制这三个纤维化抑制因子的表达。敲减转录因子POU2F1能够使得纤维化抑制因子IL1R2CD69TGIF2的表达水平升高,进而抑制心脏成纤维细胞转分化。相反的,过表达POU2F1则会抑制这三个纤维化抑制因子的表达,并且促进心脏成纤维细胞转分化。以上结果揭示了病理基质刚度能够通过促进转录因子POU2F1的表达,进而抑制下游纤维化抑制因子发挥作用,最终促进心脏成纤维细胞转分化。该研究解析了心脏基质刚度与成纤维细胞转分化的相互关系,并且为心脏纤维化治疗提供了新的潜在治疗靶点。

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