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Caveolae-Gαq-PLCβ信号通路在压力负荷诱导心肌肥厚中的机制研究

批准号:
82100259
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
杨璐
学科分类:
心肌损伤、修复、重构和再生
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨璐

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
压力负荷诱导的心肌肥厚是临床上的一种常见疾病,但其发生发展机制尚不完全清楚。我们在前期的体外实验研究中发现,牵张刺激可破坏细胞膜表面Caveolae结构,增加细胞膜表面Caveolin蛋白与Gαq蛋白间距离,进而特异性影响细胞内Gαq-PLCβ信号通路的反应。在此基础上,我们以主动脉缩窄(Transverse Aortic Constriction,TAC)模型小鼠为研究对象,采用生物化学,分子生物学和生物物理学等研究手段,研究Caveolae-Gαq-PLCβ信号通路相关分子在TAC后小鼠心肌细胞内的时空变化特点,分析其与TAC后心肌形态和功能改变的相关性,并探讨Caveolae-Gαq相互作用的可能分子机制,为进一步阐明压力负荷诱导心肌肥厚的具体机制,寻找有效的预防和逆转其发生发展的药物提供一定实验依据和理论基础。
英文摘要
Pressure overload-induced cardiac hypertrophy is a common clinical disease, but the underlying mechanisms are still unclear. In our previous in vitro study, we found that stretch could deform the structures of caveolae, increase the distance between Caveolin and Gαq on cell membrane, and specifically affect the intracellular Gαq-PLCβ signal pathway. Based on these previous results, we intend to use the mouse model of transverse aortic constriction (TAC) in this study. Through the methods of biochemistry, molecular biology and biophysics, we try to observe the spatiotemporal changes of Caveolae-Gαq-PLCβ signal pathway in mouse cardiomyocytes after TAC surgery, analyze their relevance to cardiac morphological and functional changes after TAC, and investigate the probable molecular mechanisms of Caveolae-Gαq interaction. Through this project, we could provide some new experimental data and research basis for the mechanisms research of pressure overload-induced cardiac hyptertrophy, and the exploring the effective drugs for preventing and reversing the hypertrophic response.
Caveolae在压力负荷诱导的心肌肥厚中具有重要作用但其下游机制尚不完全清楚。本研究利用Caveolae作为切入点,通过建立腹主动脉缩窄(AAC)压力负荷大鼠心肌肥厚模型,系统研究了Caveolae结构及其相关信号通路在心肌肥厚中的作用。主要研究内容包括:(1)建立AAC大鼠心肌肥厚模型;(2)观察压力负荷后心肌细胞膜表面Caveolae结构的改变特点;(3)观察压力负荷后心肌细胞内Caveolae-Gαq-PLCβ相关蛋白及信号通路的改变;(4)观察压力负荷对Caveolae-Piezo相关蛋白及其信号通路的影响;(5)生物信息学方法推测压力负荷通过Caveolae影响Piezo蛋白通路的相关机制;(6)观察Cavin蛋白在压力负荷诱导心肌肥厚中的改变。重要结果和关键数据包括:(1)AAC后4周和12周,大鼠心肌细胞出现明显肥大和纤维化表现,细胞膜表面Caveolae结构发生显著破坏;(2)AAC后4周,Gαq蛋白表达升高,12周时Caveolin3蛋白和mRNA水平降低,PLCβ3蛋白和mRNA水平升高并观察到Gαq与Caveolin3共定位减少,而与PLCβ3共定位增加;(3)肥大心肌细胞内Gαq-PLCβ信号通路激活延长;(4)AAC后Piezo1蛋白和mRNA表达增加,且与Caveolin3共定位降低,Piezo1信号通路活性增加;(5)通过生物信息学分析推测Caveolae通过26个互作蛋白影响Piezo1信号通路;(6)Cavin1蛋白和mRNA在AAC后12周显著下降,Cavin2和Cavin3蛋白增加且Cavin1与Caveolin3共定位减少;(7)Cavin1可能通过SOCS3信号通路介导压力负荷后心肌肥厚反应。本研究的科学意义在于揭示了Caveolae-Gαq-PLCβ信号通路在压力负荷诱导心肌肥厚中的重要作用,发现了Caveolae结构破坏对Piezo1信号通路的影响,并提出了Caveolae通过Cavin1蛋白SOCS3信号通路的潜在机制,为理解心肌肥厚的分子机制提供了新的视角,并为未来开发针对心肌肥厚的治疗策略提供了潜在靶点。
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