p16INK4a与STAT3相互作用调控NLRP3表达促进心梗后心肌纤维化的机制研究

Myocardial fibrosis is an important cause of heart failure after myocardial infarction (MI), which is aggravated with age after MI. Cell senescence is one of the important causes of multi-organ fibrosis, and p16INK4a is a key molecule that causes cell senescence. Our previous studies showed that knockout of p16INK4a in aging mice could correct inflammatory aging. Our further studies found that, firstly, p16INK4a knockout mice showed less chronic inflammation and myocardial fibrosis after MI, and clearance of senescent cells could also reduce chronic inflammation and improve ventricular remodeling after MI. Secondly, NLRP3 molecule is a key molecule driven by inflamm-aging, and p16INK4a could promote the activation of NLRP3 signaling pathway, which may be achieved by regulating STAT3 molecule. Therefore, we propose a hypothesis, based on the trend of preliminary experiments, p16INK4a could enhance the transcriptional expression of NLRP3 by interacting with STAT3 molecule in the nucleus, and it could also affect the histone modification of NLRP3 promoter region, thus promoting development of myocardial fibrosis after MI. To verify the above hypothesis, we plan to perform the study in three aspects, namely clinical case study, animal and cell research. Our study would provide new targets and experimental data for the treatment of myocardial fibrosis after MI.

心肌纤维化是引起心梗后心衰的重要原因，随着年龄增加心梗后心肌纤维化加重。细胞衰老是引起多器官纤维化的重要原因之一，p16INK4a是引起细胞衰老的关键分子。我们前期研究表明敲除衰老小鼠体内的p16INK4a基因可纠正炎性衰老的发生；进一步研究发现：1、p16INK4a基因敲除小鼠在心梗后表现出更少的慢性炎症及心肌纤维化，清除衰老细胞亦可减轻心梗后慢性炎症，改善心梗后心室重塑；2、NLRP3分子是炎性衰老驱动的关键分子，p16INK4a可促进NLRP3信号通路的活化，其机制可能是通过调控STAT3分子实现的。我们通过预实验趋势提出假说：p16INK4a可通过与STAT3分子在核内相互作用，增强STAT3对NLRP3的转录表达，并对NLRP3的启动子区组蛋白修饰产生影响，促进心梗后心肌纤维化的发生发展。本项目拟从临床病例、动物及细胞等进行研究，将为心梗后心肌纤维化的治疗提供新的靶标和实验数据。

心肌梗死后慢性炎症引起的心肌纤维化及心室重塑是心力衰竭（HF）发生的关键原因之一。新近研究显示，炎性衰老与HF进展程度密切相关，衰老细胞产生的大量炎症因子诱导心肌细胞损伤，这些长期的低水平促炎反应最终导致HF。目前炎性衰老介导心室重塑的作用机制尚不明确。抑癌基因p16INK4a(简写为 p16)在控制细胞生长和抑制肿瘤发生中发挥重要生物学作用，近年发现其可促进细胞衰老，是细胞衰老标志基因之一。本研究的目的是深入探讨细胞衰老关键基因p16在心梗后心肌纤维化中的作用及调控机制，为临床治疗老年患者心梗后心肌纤维化提供潜在靶点。本研究利用临床标本、p16基因敲除小鼠、衰老小鼠模型和小鼠心梗模型等多个疾病模型，以人心脏成纤维细胞和人胚肺成纤维细胞为体外研究p16作用机制的工具细胞，利用病毒转染、质粒转染、点突变、组织病理、荧光定量PCR、Western blot、免疫共沉淀、Co-location和邻位连接检测等细胞和分子生物学技术，从炎性衰老的角度，对p16在心肌梗死的心肌纤维化中的作用及机制进行了深入探讨。研究结果发现：1、p16可加剧心肌梗死后心室重塑，给予衰老细胞清除剂ABT263分子可以改善衰老小鼠的心梗后心室重塑。联合ABT263与卡托普利治疗能达到更好效果； 2、心梗后晚期重塑的患者较健康人p16表达水平增高，且血清IL-1β、IL-6和TNF-α炎症因子水平增高； 3、p16蛋白可以与STAT3分子的SH2结构域结合促进EZH2对STAT3分子二甲基化修饰，增强STAT3分子转录调控NLRP3分子的表达，同时抑制BCL-PRC1-PRC2复合体在NLRP3启动子的形成，进一步激活转录。研究结论：细胞衰老关键基因 p16 通过调控 NLRP3 转录表达诱导炎症小体活化，促进慢性炎症，从而加剧心肌梗死后心肌纤维化。这些研究数据为揭示心梗后心室重塑发生机制及心梗后心衰的治疗提供新的视角及潜在的干预靶点。

内容获取失败，请点击重试