Signaling Mechanisms Governing Myocardial Fibrosis in Diseased Heart
控制患病心脏心肌纤维化的信号机制
基本信息
- 批准号:10075771
- 负责人:
- 金额:$ 37.13万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-02-15 至 2022-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:Adenovirus VectorAdhesionsAdultBiologyCardiacCardiac MyocytesCardiomyopathiesCell surfaceCellsCharacteristicsClinical ResearchCouplesDataDevelopmentDilatation - actionEmbryoEnvironmentEtiologyExtracellular MatrixFamilyFibroblastsFibrosisGene TargetingGlycogen Synthase Kinase 3GoalsHeartHeart DiseasesHeart failureHeterodimerizationIntegrin beta ChainsIntegrinsKnockout MiceKnowledgeMammalsMechanicsMediator of activation proteinMissionModelingMolecularMusMyocardialMyocardial InfarctionMyocardial IschemiaOrganPathway interactionsPhenotypeProcessProtein IsoformsRegulationReportingResearchRoleSecond Messenger SystemsSignal PathwaySignal TransductionStressStretchingTamoxifenTestingTreatment EfficacyUnited States National Institutes of Healthbasebeta catenincoronary fibrosisdesignglycogen synthase kinase 3 betaheart functionin vivoinnovationloss of functionmechanotransductionmouse modelnew therapeutic targetnovelnovel strategiesp38 Mitogen Activated Protein Kinaseperiostinpreventpublic health relevancereceptorrepairedtherapeutic targetvirtual
项目摘要
Virtually every form of progressive heart failure (HF) is associated with increased fibrosis. Currently there is no
approved therapy to specifically target myocardial fibrosis in the diseased heart. Until very recently, HF studies
have been largely limited to cardiomyocytes, primarily due to unavailability of cardiac fibroblast (CF)-specific
mouse models. Recently, we used novel CF-specific mouse models to demonstrate that deletion of CF-GSK-
3β is detrimental in the ischemic heart. This successful utilization of CF-specific gene targeting provides a
unique opportunity to further employ these newly optimized models to understand the role of CFs and their
activation in myocardial disease process in vivo. The long-term goal of the proposed studies is to identify new
therapeutic targets for the treatment of myocardial fibrosis and subsequent HF. Three specific aims are
designed to identify the key signaling pathways and underlying primary mechanisms responsible for regulation
of myocardial fibrosis. Aim 1: To elucidate the molecular mechanism by which CF-GSK-3α regulates fibrotic
remodeling in the ischemic heart. The GSK-3 family consists of two isoforms, α and β. In stark contrast to our
recent report with GSK-3β, our preliminary studies suggest that CF-specific deletion of GSK-3α is protective,
post-MI. Based on this observation we hypothesize that CF-GSK-3α is deleterious in the process of post MI
fibrotic remodeling. This hypothesis will be tested by employing CF-GSK-3α KO (periostin-cre) and tamoxifen-
inducible fibroblast specific GSK-3α KO (TCF21-cre) mouse models. Aim 2: To define the molecular
mechanisms by which CF-specific deletion of GSK-3β leads to adverse myocardial fibrosis. We hypothesize
that GSK-3β, SMAD-3 and β-catenin function as an integrated central profibrotic signaling cascade. We will
cross our GSK-3βfl/fl mice with SMAD-3fl/fl and β-cateninfl/fl mice to determine whether inhibition of the SMAD-3
and β-catenin axis is sufficient to abolish myocardial fibrosis in GSK-3βKO mice. Aim 3: Determine the
mechanisms by which Integrin α1β1 (ITGα1β1) cross-talks with the profibrotic SMAD-3 and p38 pathways and
identify the role of this interaction in regulation of myocardial fibrosis. Our preliminary data suggest that
mechanical stretch couples to SMAD-3 activation even in the absence of TGF-β1 treatment. The predominant
integrin expressed in CFs is ITGα1β1. In this aim, we will test the hypothesis that ITGα1β1 negatively
regulates the TGF-β1/SMAD-3 and p38 pathways and thus exerts a critical break on myocardial fibrotic
remodeling. The proposed approach is innovative, because it departs from status quo by utilizing novel CF-
specific loss of function mouse models and isolated cells from them to understand the molecular mechanism of
myocardial fibrosis in diseased heart. New research horizons are expected to become attainable as a result.
The proposed research is highly significant, since it proposes novel strategies to prevent fibrotic remodeling in
diseased heart.
事实上,每种形式的进行性心力衰竭(HF)都与纤维化增加有关,目前还没有这种情况。
直到最近,心力衰竭研究才被批准用于专门针对患病心脏的心肌纤维化。
主要限于心肌细胞,主要是由于缺乏心脏成纤维细胞(CF)特异性
最近,我们使用新型 CF 特异性小鼠模型来证明 CF-GSK- 的缺失。
3β 是缺血性心脏的痛苦,CF 特异性基因靶向的成功利用提供了一种方法。
进一步利用这些新优化的模型来了解 CF 的作用及其作用的独特机会
所提出的研究的长期目标是确定新的激活在体内心肌疾病过程中的作用。
治疗心肌纤维化和随后的心力衰竭的三个具体目标是。
旨在确定负责调节的关键信号通路和潜在的主要机制
目的 1:阐明 CF-GSK-3α 调节纤维化的分子机制。
GSK-3 家族由 α 和 β 两种异构体组成。
最近关于 GSK-3β 的报告,我们的初步研究表明 CF 特异性删除 GSK-3α 具有保护作用,
基于这一观察,我们发现 CF-GSK-3α 在 MI 后的过程中是有害的。
该假设将通过 CF-GSK-3α KO (periostin-cre) 和他莫昔芬-进行检验。
诱导成纤维细胞特异性 GSK-3α KO (TCF21-cre) 小鼠模型 目标 2:定义分子模型。
CF 特异性缺失 GSK-3β 导致不良心肌纤维化的机制。
GSK-3β、SMAD-3 和 β-连环蛋白作为整合的中央促纤维化信号级联发挥作用。
将 GSK-3βfl/fl 小鼠与 SMAD-3fl/fl 和 β-cateninfl/fl 小鼠杂交,以确定是否抑制 SMAD-3
β-连环蛋白轴足以消除 GSK-3βKO 小鼠的心肌纤维化。 目标 3:确定
整合素 α1β1 (ITGα1β1) 与促纤维化 SMAD-3 和 p38 通路相互作用的机制
我们的初步数据表明,这种相互作用在调节心肌纤维化中的作用。
即使没有 TGF-β1 治疗,机械拉伸也会激活 SMAD-3。
CF 中表达的整合素是 ITGα1β1。为此,我们将检验 ITGα1β1 呈阴性的假设。
调节 TGF-β1/SMAD-3 和 p38 通路,从而对心肌纤维化发挥关键作用
所提出的方法是创新的,因为它利用新颖的 CF- 来摆脱现状。
特定功能丧失小鼠模型并从中分离细胞以了解其分子机制
患病心脏的心肌纤维化有望由此实现。
这项研究非常重要,因为它提出了预防纤维化重塑的新策略
患病的心脏。
项目成果
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