復(fù)方1區(qū)TOP | 安徽醫(yī)科大學(xué)等揭示心肌爾康通過介導(dǎo)MFN2上調(diào)抑制線粒體DNA/cGAS-STING信號緩解慢性心力衰竭

【寫在前面】：本期推薦的是由安徽醫(yī)科大學(xué)等合作近期發(fā)表于Phytomedicine(IF8.3）的一篇文章，揭示心肌爾康通過NR3C1介導(dǎo)的MFN2上調(diào)抑制線粒體DNA/cGAS-STING信號傳遞緩解慢性心力衰竭。

【期刊簡介】

【題目及作者信息】

背景：由線粒體DNA（mtDNA）釋放驅(qū)動的cGAS/STING信號激活參與了慢性心力衰竭（CHF）的發(fā)病機(jī)制。盡管傳統(tǒng)中草藥心肌爾康（XJEK）顯示出心臟保護(hù)潛力，但其對mtDNA動態(tài)的調(diào)控機(jī)制尚不明確。

目的：闡明XJEK如何抑制mtDNA/cGAS/STING驅(qū)動的炎癥并改善心力衰竭。

方法：采用小鼠心肌缺血再灌注（MIR）損傷模型和心肌細(xì)胞缺氧/復(fù)氧（H/R）模型，評價(jià)XJEK在體內(nèi)和體外的心臟保護(hù)作用。高通量測序確定了XJEK的潛在治療靶點(diǎn)。然后應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和生物信息學(xué)分析進(jìn)行靶點(diǎn)預(yù)測和途徑富集。通過RT-qPCR、免疫熒光、免疫印記、雙熒光素酶報(bào)道基因檢測和ChIP-qPCR在內(nèi)的綜合實(shí)驗(yàn)方法，闡明兩種模型中XJEK介導(dǎo)的控制cGAS/STING信號的調(diào)節(jié)機(jī)制。

結(jié)果：XJEK干預(yù)能夠顯著改善MIR誘導(dǎo)的心力衰竭小鼠的心肌纖維化和室壁重構(gòu)。高通量測序鑒定線粒體融合蛋白2（MFN2）為介導(dǎo)XJEK心臟保護(hù)作用的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。XJEK恢復(fù)了MIR和H/R誘導(dǎo)的MFN2下調(diào)，從而抑制了mtDNA的釋放以及cGAS/STING信號通路和下游炎癥反應(yīng)的過度激活。此外，整合網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和生物信息學(xué)分析揭示XJEK通過促進(jìn)NR3C1的核轉(zhuǎn)位，增強(qiáng)其與MFN2啟動子的結(jié)合促進(jìn)MFN2表達(dá)。

結(jié)論：XJEK通過促進(jìn)NR3C1的核定位，增強(qiáng)其與MFN2啟動子的結(jié)合，從而上調(diào)轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，以此抑制mtDNA/cGAS/STING信號激活和炎性反應(yīng)，進(jìn)而減緩心力衰竭的進(jìn)展。

【前言】

慢性心力衰竭（CHF）是一種綜合征，其特征是由于心臟收縮和/或舒張功能受損導(dǎo)致的循環(huán)功能障礙。臨床表現(xiàn)通常包括呼吸困難、疲勞、心律失常和水腫。在嚴(yán)重情況下，CHF可能導(dǎo)致心源性休克或惡性心律失常，是構(gòu)成大多數(shù)心血管疾病終末事件和主要死因。線粒體融合和結(jié)構(gòu)完整性的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子線粒體融合蛋白2（MFN2）位于線粒體外膜上的跨膜動力蛋白樣GTP酶。研究表明，MFN2與CHF發(fā)病機(jī)制之間存在密切關(guān)聯(lián)。研究人員分析了12名捐贈者的心臟組織，這些捐贈者患有缺血性或擴(kuò)張性心肌病，結(jié)果顯示MFN2表達(dá)顯著下調(diào)。動物研究進(jìn)一步揭示了Ang II誘導(dǎo)、缺血再灌注損傷誘導(dǎo)和壓力過載誘導(dǎo)的室性肥厚和心力衰竭模型中MFN2水平的降低，這種降低伴隨著ATP產(chǎn)生減少和凋亡增加。相反，心肌細(xì)胞特異性過表達(dá)MFN2顯著改善了Ang II和主動脈狹窄引起的心肌細(xì)胞肥大，并減輕了高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠心臟脂質(zhì)沉積和收縮/舒張功能障礙。這些發(fā)現(xiàn)確立了MFN2作為心力衰竭干預(yù)的有希望的治療靶點(diǎn)。然而，MFN2缺失導(dǎo)致的線粒體損傷的下游生物學(xué)后果仍不清楚。

在病理應(yīng)激下，線粒體經(jīng)歷膜電位喪失、滲透性增加以及線粒體DNA釋放。細(xì)胞質(zhì)中的線粒體DNA被cGAS所感知，誘導(dǎo)其催化域構(gòu)象變化，使其能夠結(jié)合ATP/GTP并生成第二信使cGAMP。cGAMP隨后結(jié)合內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的干擾素基因刺激子（STING），觸發(fā)STING向核周區(qū)域的易位。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，STING磷酸化TBK1，TBK1隨后磷酸化IRF3。磷酸化的IRF3形成同二聚體，向細(xì)胞核轉(zhuǎn)移，并激活I(lǐng)FNγ和促炎細(xì)胞因子（如TNFα、IL1β、IL6）的轉(zhuǎn)錄，從而啟動炎癥反應(yīng)過程。由上，線粒體DNA/cGAS/STING信號通路在CHF進(jìn)展中起著關(guān)鍵作用。臨床研究顯示，心血管疾病（CVD）患者的血漿線粒體DNA水平升高，并且與炎癥應(yīng)激和疾病嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。實(shí)驗(yàn)研究中，在通過壓力超負(fù)荷或多柔比星誘導(dǎo)的小鼠CHF模型中，線粒體DNA成分泄漏進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，激活cGAS/STING信號通路，并促進(jìn)炎癥和心臟功能障礙。研究人員研究顯示，分子水平上應(yīng)激顆粒的上調(diào)抑制了cGAS-STING活化，減少了心肌細(xì)胞凋亡和炎癥，并在糖尿病心肌缺血再灌注模型中改善了損傷。這些發(fā)現(xiàn)共同強(qiáng)調(diào)了線粒體DNA/cGAS/STING通路作為心肌修復(fù)和心力衰竭管理的一個(gè)有前景的治療靶點(diǎn)。然而，仍存在重大挑戰(zhàn)，包括維持線粒體膜的穩(wěn)定性、防止線粒體DNA釋放以及抑制過度激活的cGAS/STING。

MFN2的表達(dá)受多種因素調(diào)控，研究發(fā)現(xiàn)抑制轉(zhuǎn)錄輔激活因子PGC-1α的乙酰化可上調(diào)MFN2表達(dá)，增強(qiáng)線粒體生物合成并賦予心肌細(xì)胞保護(hù)作用 。 這些研究表明核因子介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控是維持MFN2水平的關(guān)鍵機(jī)制。NR3C1，也稱為糖皮質(zhì)激素受體（GR），在配體結(jié)合后易位至核內(nèi)，形成同源二聚體，啟動靶基因的轉(zhuǎn)錄，從而發(fā)揮廣泛的生理和藥理作用研究人員證明，心肌細(xì)胞特異性GR敲除導(dǎo)致自發(fā)性心臟肥大、心力衰竭和死亡，歸因于維持收縮力受損、無法控制的肥大以及心肌細(xì)胞存活受損。然而，NR3C1是否在CHF背景下調(diào)節(jié)MFN2表達(dá)尚不清楚。

心肌爾康是一種復(fù)方制劑，包含十四種草藥成分，包括人參、麥冬、黃芪、玉竹和甘草等。在多種小鼠CHF模型中，XJEK顯著改善了室壁增厚和心肌纖維化，提高了射血分?jǐn)?shù)，并抑制了血清NT-proBNP的升高。此外，XJEK治療有助于減輕線粒體超微結(jié)構(gòu)異常，降低過度的活性氧（ROS）生成，恢復(fù)線粒體膜電位，增強(qiáng)代謝功能。其心臟保護(hù)機(jī)制可能涉及改善內(nèi)皮功能障礙和調(diào)節(jié)免疫炎癥反應(yīng)。然而，XJEK在調(diào)節(jié)NR3C1核定位以上調(diào)MFN2表達(dá)并改善心力衰竭病理機(jī)制中的具體作用尚未闡明。因此，本研究旨在驗(yàn)證XJEK在心力衰竭中的治療效果并闡明其潛在的分子機(jī)制。

【結(jié)果部分】

1.XJEK減輕了MIR損傷引起的室壁重塑并改善了心臟功能。

2.MFN2在MIR小鼠心肌組織中的表達(dá)顯著下調(diào)，而XJEK能夠顯著上調(diào)其表達(dá)。

3.XJEK通過上調(diào)MFN2來抑制線粒體DNA-cGAS-STING信號過度激活，從而緩解MIR小鼠的炎性反應(yīng)。

4.XJEK通過上調(diào)MFN2來抑制mtDNAcGAS-STING信號通路的過度激活，從而在AC16細(xì)胞中減輕H/R后的炎癥反應(yīng)。

5.XJEK通過MFN2依賴性機(jī)制保護(hù)AC16心肌細(xì)胞免受缺血/再灌注損傷。

6.基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析的心力衰竭中XJEK的潛在靶點(diǎn)和機(jī)制。

7.XJEK在體內(nèi)和體外均增強(qiáng)NR3C1的核定位。

8.XJEK通過促進(jìn)NR3C1與啟動子結(jié)合來調(diào)節(jié)MFN2的轉(zhuǎn)錄。

【結(jié)論與討論】

綜上所述，XJEK抑制線粒體DNA的釋放，通過生物信息學(xué)和網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的綜合分析，作者確定NR3C1/MFN2/mtDNA軸是XJEK治療慢性心力衰竭的核心機(jī)制，具體來說，XJEK促進(jìn)NR3C1核轉(zhuǎn)位，轉(zhuǎn)錄上調(diào)MFN2表達(dá)，抑制cGAS/STING信號激活，最終改善慢性心力衰竭的進(jìn)展。

注：本文原創(chuàng)表明為原創(chuàng)編譯，非聲張版權(quán)，侵刪！

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