心臟肥大和心力衰竭（HF）的致病因素及治療靶點研究
研究背景
臨床證據(jù)表明，壓力負荷引起的心臟肥大與不良心臟結局密切相關。內(nèi)皮功能障礙是心臟肥大和心力衰竭（HF）進展的關鍵因素，富含亮氨酸重復序列8A(LRRC8A)是血管內(nèi)皮穩(wěn)態(tài)的關鍵調節(jié)因子，但其在壓力負荷引起的病理性肥大和功能障礙中的功能作用仍不清楚。近期廈門大學附屬心血管病醫(yī)院張雁惠/揭領軍/潘磊/李桂陽聯(lián)合溫州醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院李磊團隊在Angiogenesis (IF 9.2)上發(fā)表文章“Endothelial LRRC8A mitigates pressure overload-induced cardiac hypertrophy by promoting coronary angiogenesis”，發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮LRRC8A是壓力負荷引起的肥厚心臟中冠狀血管生成的關鍵調節(jié)因子，并表明它可以作為心臟肥大和心力衰竭的治療靶點。
· 維真助力 - AAV·
基因信息：LRRC8A，富含亮氨酸重復序列8A
實驗動物：4周雄性C57BL/6小鼠
病毒產(chǎn)品：AAV9-ICAM2-NC；AAV9-ICAM2-LRRC8A
注射方式：尾靜脈注射
病毒用量：1×10^11 viruses，30μL
WB實驗結果表明AAV成功介導LRRC8A表達
結果展示
1. 內(nèi)皮特異性LRRC8A缺失加劇TAC誘導的病理性肥大和功能障礙
作者發(fā)現(xiàn)梗阻性肥厚型心肌病患者和接受TAC手術小鼠的心臟和心臟內(nèi)皮細胞中LRRC8A下調，表明心臟內(nèi)皮LRRC8A可能參與TAC驅動的病理性肥大發(fā)病機制。為了研究內(nèi)皮LRRC8A缺陷對壓力負荷誘導病理性肥大的直接影響，作者構建了內(nèi)皮特異性LRRC8A缺失小鼠（ECKO），然后ECKO小鼠和WT小鼠接受TAC或假手術。超聲心動圖分析顯示ECKO和WT假手術組之間的心臟結構和功能沒有統(tǒng)計學顯著差異，但與WT-TAC小鼠相比，ECKO-TAC小鼠的心功能較差，此外TAC-ECKO小鼠出現(xiàn)更嚴重的肥大。這些結果表明內(nèi)皮LRRC8A缺陷會加劇病理性肥大和功能障礙。ScRNA-seq分析顯示內(nèi)皮LRRC8A在壓力負荷引起的病理性肥大中充當血管生成基因。
圖1 內(nèi)皮特異性LRRC8A缺失加劇TAC誘導的病理性肥大和功能障礙
2. 內(nèi)皮LRRC8A缺失會損害體內(nèi)和體外血管生成
作者探究了內(nèi)皮LRRC8A缺失對體內(nèi)和體外血管生成的影響。發(fā)現(xiàn)TAC-ECKO小鼠的毛細血管密度低于TAC-WT小鼠，免疫印跡分析表明TAC-WT小鼠心臟中血管生成標記物（VEGFR2、CD31和Ang 1）表達下降，但TAC-ECKO 鼠中血管生成標記物表達進一步下降。作者還評估了LRRC8A是否影響管形成、遷移和增殖，使用siRNA敲低人臍靜脈內(nèi)皮細胞(HUVEC)中的LRRC8A，發(fā)現(xiàn)LRRC8A敲低明顯減少了管形成，且LRRC8A缺陷型HUVEC的Edu陽性細胞比例低于對照組。傷口愈合測試表明LRRC8A缺陷的HUVEC的遷移能力顯著下降。這些發(fā)現(xiàn)共同表明LRRC8A對于維持EC的VEGF響應功能至關重要，LRRC8A缺失顯著抑制VEGF的促血管生成作用。機制研究表明LRRC8A調節(jié)VEGF-VEGFR2軸，并通過促進VEGF誘導的VEGFR2內(nèi)吞來減輕壓力負荷引起的心臟肥大和功能障礙。
圖2 內(nèi)皮LRRC8A缺失會損害體內(nèi)和體外血管生成
3. 內(nèi)皮靶向基因治療可改善TAC引起的病理性肥大和功能障礙
作者探究了LRRC8A過表達能否預防TAC誘導的病理性肥大和功能障礙，使用AAV9-ICAM2-LRRC8A生成內(nèi)皮細胞特異性表達LRRC8A小鼠(ECOE)，然后對ECOE和WT小鼠進行TAC手術，發(fā)現(xiàn)與WT-TAC小鼠相比，ECOE-TAC組的EF%和FS%得到改善，從而恢復了TAC誘導的心臟功能障礙。此外內(nèi)皮LRRC8A過表達減弱了TAC誘導的病理性肥大，表現(xiàn)為HW/TL、LWPW、LWPWd、LV質量和心肌細胞橫截面積減少，還明顯降低了TAC誘導的Anp、Bnp和Myh7基因表達。作者進一步研究了內(nèi)皮LRRC8A過表達對病理性肥厚心臟毛細血管密度的影響，發(fā)現(xiàn)與WT-TAC相比，ECOE-TAC心臟的毛細血管密度上調，血管生成標記物（包括VEGFR2和CD31）水平升高。這些結果表明AAV介導的LRRC8A過表達通過促進血管生成來恢復TAC誘導的病理性肥大和功能障礙。
圖3 內(nèi)皮靶向基因治療可改善TAC引起的病理性肥大和功能障礙
實驗結論
本研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮LRRC8A是一種促血管生成蛋白，可通過正向調節(jié)VEGF-VEGFR2軸，促進VEGF誘導的VEGFR2內(nèi)吞來減輕壓力負荷引起的心臟肥大和功能障礙。這些發(fā)現(xiàn)確立了LRRC8A作為壓力負荷響應性血管生成調節(jié)劑的生物學作用，也為心力衰竭治療的前瞻性治療提供了新的見解。
