TIMP3浓度依赖性双向调节心肌肥大的机制:ADAMs/EGFR与AT2/PLZF双通路的卷入
结题报告
批准号:
81860046
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
凡栋
依托单位:
学科分类:
H0201.心脏结构、功能与发育异常
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈燕玲、靳俊峰、阮媛、刘亚晖、刘银花、罗婷、张莹、师伟
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中文摘要
血管紧张素II(Ang II)受体AT1激活促进心肌肥大,而受体AT2激活可抑制AT1导致的心肌肥大,但也可通过PLZF促进心肌肥大。AT2还可与金属蛋白酶组织抑制剂3(TIMP3)结合,但其对心肌肥大的影响尚待研究。我们发现敲除TIMP3可减轻Ang II诱导的心肌肥大,但机制不明。我们的预实验显示:低浓度TIMP3抑制心肌细胞肥大,而较高浓度TIMP3则促进心肌肥大。因此我们假设:低浓度TIMP3通过抑制ADAMs/EGFR/STAT3减轻心肌肥大,而高浓度TIMP3则通过激活AT2/PLZF/GATA4促进心肌肥大。本项目拟在细胞和动物水平上,过表达和沉默相关基因,检测ADAMs活性、受体的结合与活化、信号分子的表达与活性变化等指标,探索TIMP3对心肌肥大的浓度依赖性的双向调节作用和机制,以期为阐明TIMP3在心肌肥大中的作用提供新见解。
英文摘要
The activation of Angiotensin II (Ang II) type 1 receptor (AT1) by Ang II promotes cardiac hypertrophy, which can be suppressed by activation of type 2 receptor (AT2). However, activation of AT2 is also able to trigger cardiac hypertrophy via PLZF (promyelocytic leukemia zinc finger). It has been proved that AT2 can bind tissue inhibitor of metalloproteinase-3 (TIMP3), but its role in cardiac hypertrophy demands investigation. Our previous work has shown that Ang II-induced cardiac hypertrophy is blocked in TIMP3-deficient mice, but its mechanism is unknown. Our preliminary data showed that low concentration of TIMP3 could inhibit cardiomyocyte hypertrophy, whereas higher concentration of TIMP3 promoted cardiomyocyte hypertrophy. Therefore, we hypothesize that low concentration of TIMP3 may inhibit cardiac hypertrophy by suppression of ADAMs (A disintegrin and metalloproteinases)/EGFR (epidermal growth factor receptor)/STAT3 (signal transducer and activator of transcription 3) and ERK1/2, while higher concentration of TIMP3 may trigger cardiac hypertrophy via activation of AT2/PLZF/ p85alpha PI3K and GATA4. This project will be done on both cellular and animal levels. Related genes will be overexpressed or silenced. ADAMs activity, binding and activation of receptors, expression and phosphorylation of intracellular molecules will be determined using an enzymatic assay, immunofluorescence and other molecular biological techniques. The aim of the project is to explore the role and signal transduction mechanisms of concentration-dependent bidirectional regulation of cardiac hypertrophy by TIMP3. This project will provide new insights into the role of TIMP3 in cardiac hypertrophy.
金属蛋白酶组织抑制剂3(TIMP3)是基质金属蛋白酶(MMPs)生理性抑制剂,其缺失可造成心血管疾病的恶化,而补充TIMP3可改善梗死心肌的心室重构、血管增生和心脏功能,因此,TIMP3具有潜在的心血管病临床应用价值。TIMP3也被发现可与多种蛋白和受体结合,其中包括血管紧张素II2型受体(AGTR2),但它们的生物学作用和TIMP3促血管增生的机制还有待探索。本项目通过细胞、分子生物学、转录组测序和Ingenuity Pathway Analysis (IPA)软件等方法技术对TIMP3调节心肌细胞肥大和基因表达谱、差异表达基因对心血管功能和疾病的影响及相关信号传导机制进行了研究。结果显示100 ng/ml TIMP3可促进新生大鼠心肌细胞面积的增大,但对肥大基因的表达无显著影响,因此,TIMP3可诱导心肌细胞出现生理性肥大。转录组测序结果表明TIMP3可显著上调包括去整合素金属蛋白酶12 (ADAM12)、ADAM17、apelin、白介素1b(IL1b)、IL6、MMP2和MMP9等在内的1062种mRNA的表达,还可显著下调1464种mRNA的表达。进而通过IPA软件预测到TIMP3可通过部分差异表达基因调节血管化和心率等多种心血管功能和疾病。KEGG通路富集分析发现TIMP3调节的差异表达基因主要涉及了心肌细胞中的肾上腺素能信号传导、钙信号通路、细胞因子-细胞因子受体相互作用、丝裂原活化蛋白激酶信号通路和磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)-蛋白激酶B信号通路等。IPA分析预测到了STAT3、ERK1/2和PI3K等上游调节分子。于是我们使用PI3K(LY294002)、AGTR1(缬沙坦)和AGTR2(PD123319)的抑制剂研究了它们在TIMP3调节心肌细胞基因表达中的作用。结果发现LY294002可抑制TIMP3上调部分基因的表达。而缬沙坦和PD123319对TIMP3诱导基因表达存在负性、正性和无显著影响的作用,因此,AGTR1和AGTR2在TIMP3诱导基因表达中的作用可能因基因而异。综上,TIMP3可诱导心肌细胞生理性肥大,并可通过PI3K和AGTR2等调节多种基因的表达来潜在影响心血管功能和疾病。本研究扩展了TIMP3的生物学特性和心血管保护作用方面的知识,为进一步的研究提供了新的潜在靶点和方向,也将促进TIMP3在心血管病中的转化应用研究。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.3389/fphys.2020.00661
发表时间:2020
期刊:Frontiers in Physiology
影响因子:4
作者:Dong Fan;Zamaneh Kassiri
通讯作者:Zamaneh Kassiri
DOI:--
发表时间:2022
期刊:生理科学进展
影响因子:--
作者:夏子梦;李静;凡栋
通讯作者:凡栋
Modulation of Cardiac Fibrosis in and Beyond Cells.
细胞内外心脏纤维化的调节
DOI:10.3389/fmolb.2021.750626
发表时间:2021
期刊:Frontiers in molecular biosciences
影响因子:5
作者:Fan D;Kassiri Z
通讯作者:Kassiri Z
MMP14在TIMP2抗心肌肥大和凋亡中的作用及其机制
  • 批准号:
    82260051
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    33万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    凡栋
  • 依托单位:
国内基金
海外基金