前列腺素D2受体CRTH2介导内质网应激诱导心肌细胞凋亡的机制研究

Cardiomyocytes apoptosis leads to a decrease in myocardium, which is an important cause of heart failure(HF) after myocardial infarction(MI). Sustained severe endoplasmic reticulum stress under ischemia, hypoxia and drugs condition induced cardiomyocytes apoptosis, but the mechanism is unclear. Prostaglandin is an inflammatory mediator involved in a variety of pathophysiological processes. We detected the activation of prostaglandin D2/CRTH2 signal axis in the process of cardiomyocytes apoptosis induced by hypoxia. Cardiomyocytes apoptosis after MI in CRTH2 knockout mice was significantly decreased, and the proteolytic enzyme calpain and caspase12 activity, the key molecule of endoplasmic reticulum apoptotic pathway was significantly decreased, suggesting that CRTH2 can activate caspase12 through calpain to promote cardiomyocytes apoptosis. In this study, CRTH2 cardiac-specific knockout mice will be used to elucidate the role of CRTH2 in the regulation of cardiomyocytes apoptosis under endoplasmic reticulum stress. Drugs and genetic methods will be used to elucidate the role of caspase-12 and calpain in CRTH2-induced cardiomyocytes apoptosis. And, we will identify the calpain subtypes and G protein actived by CRTH2. Our study will elucidate CRTH2/calpain/caspase12 signaling pathway in cardiomyocytes apoptosis and provide possible targets for the treatment of MI and HF.

心肌细胞凋亡是导致心肌梗死后心力衰竭的重要因素。由缺血缺氧及药物刺激引发的心肌内质网应激可诱导心肌细胞凋亡，但机制尚不清楚。前列腺素是一类炎性介质。我们前期通过筛选，发现缺氧诱导的心肌细胞凋亡过程中前列腺素D2水平和其受体CRTH2表达升高，CRTH2全身敲除小鼠心梗后心肌细胞凋亡明显减少，钙蛋白酶calpain和内质网途径凋亡启动分子caspase12活性明显下降。推测CRTH2可通过calpain激活caspase12促进缺氧缺血诱导的心肌细胞凋亡。本课题拟用CRTH2心肌细胞条件敲除小鼠阐明CRTH2在内质网应激下对心肌凋亡的作用；使用药物和遗传学手段，阐明 caspase-12和calpain在CRTH2介导心肌细胞凋亡中的作用，筛选并鉴定其中起调控作用的calpain亚型和CRTH2偶联G蛋白。以此解析CRTH2介导内质网应激下心肌细胞凋亡的机制，为心梗或心衰的治疗提供潜在靶点。

心肌梗死是全球范围内引起心力衰竭和死亡的主要病因之一。心肌凋亡导致心肌细胞的不断减少，是引发心肌梗死后病理性重塑乃至心力衰竭的重要原因。心肌细胞在缺血缺氧，压力负荷及某些抗肿瘤药物等作用下，产生内质网应激，严重持续的内质网应激引发心肌细胞凋亡，是心肌梗死后和心力衰竭过程中心肌缺失的主要原因，但其中的分子机制尚未阐明。研究内质网应激过程中心肌细胞凋亡的触发因素及其启动的信号通路，对于深入解析心肌细胞凋亡的分子机制，寻找干预心肌梗死和心力衰竭的潜在靶点具有重要意义。本项目拟阐明内质网应激条件下，CRTH2 活化对心肌细胞凋亡的促进作用；解析caspase-12 在CRTH2 介导内质网应激诱导心肌细胞凋亡中的作用；阐明钙蛋白酶calpain 在CRTH2 介导内质网应激诱导心肌细胞凋亡中的作用；揭示在CRTH2 介导内质网应激诱导心肌细胞凋亡过程中与CRTH2 偶联的G 蛋白，为心肌梗死和心力衰竭的干预提供潜在的靶点。我们的研究结果表明，在缺氧应激情况下，CRTH2受体在心肌细胞中的表达显著升高，并呈现时间依赖性；阿霉素处理时也得到了类似的现象。在动物实验中， CRTH2受体的缺失能通过减少心肌细胞凋亡，进而改善小鼠心梗后或者阿霉素处理后的心功能恢复。在分子机制方面，CRTH2受体的活化可以通过激活内质网特异的Caspase-12介导的内质网凋亡途径来引起心肌细胞凋亡；在体外培养的心肌细胞中，通过腺病毒介导的敲低Caspase-12，可以减少CRTH2受体的激动剂DK-PGD2诱导的心肌细胞凋亡。此外，特异性的敲低m-Calpain，可以通过抑制Caspase-12的活性，从而显著地抑制缺氧处理引起的心肌细胞凋亡。进一步的研究发现，在内质网应激的情况下，CRTH2是通过偶联Gαq蛋白激发细胞内的钙离子流，进而活化m-Calpain，继而再活化Caspase-12的。我们的研究结果揭示在缺氧应激下，CRTH2可以通过Gαq/m-Calpain/ Caspase-12信号通路促进心肌细胞的凋亡。这些结果提示我们，通过阻断CRTH2受体或者其下游的信号通路可以作为治疗缺血性心脏病新的潜在靶点。

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