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国自然热门：黄芪新发明，逆转心肌梗死后重构，改善心功效

宣布时间 2024-02-27

文章问题：Astragaloside IV derivative HHQ16 ameliorates infarction-induced hypertrophy and heart failure through degradation of lncRNA4012/9456

揭晓时间：2023年10月

揭晓期刊：Signal Transduction and Targeted Therapy

影响因子：39.3

国自然要害词：黄芪、心肌梗、心功效

摘要

近期，水师军医大学的张卫东、刘霞教授及西南医科大学段大跃教授团队在Signal Transduction and Targeted Therapy(IF=39.3)上相助揭晓题为"Astragaloside IV derivative HHQ16 ameliorates infarction-induced hypertrophy and heart failure through degradation of lncRNA4012/9456"的研究论文。该研究发明新型小分子黄芪甲苷(Astragaloside IV)衍生物HHQ16通过与长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)-lnc4012/9456特异性团结导致其降解，进而拮抗G3BP2/NF-κB信号通路信号传导，使心肌细胞爆发抗肥厚作用，进而有用逆转心肌梗死后(post-myocardial infarction, MI)的心室重构并改善心功效。接下来详细看看本文作者是怎样推进实验的？

手艺蹊径

实验效果

1、HHQ16可显著改善梗死性心衰小鼠心功效，逆转心肌重构

本研究通过左冠状动脉前降支结扎(coronary artery ligation, LADL)诱导缺血引起的心衰(heart failure, HF)实验确定HHQ16处置惩罚可以有用地逆转LADL诱导的小鼠心功效恶化和结构重构。详细效果如图1所示，在治疗后小鼠左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)、左心室缩短分数(left ventricular fractional shortening, LVFS)、心脏体积增大和心脏重量(heart weight, HW)/体外貌积比(body surface area, BSA)等指标显著改善。

国自然热门：黄芪新发明，逆转心肌梗死后重构，改善心功效(图3)

图1. HHQ16显著改善心功效，逆转心衰小鼠心肌重构

2、HHQ16直接作用于心肌细胞爆发抗肥厚作用

如图2所示，作者通过检测心肌肥厚标记物β-Mhc、Anp和Bnp等指标展现HHQ16对心肌肥厚具有显著的调控作用，并且通过镌汰细胞体积（大�。┫灾蕴璍ADL诱导的肥大也证实这一点。别的，作者举行体外肥大模子验证，也进一步证实HHQ16直接作用于体外心肌细胞，抑制心肌细胞体积扩张、逆转ANP和BNP卵白表达增添。综上，HHQ16可以使肥厚的心肌细胞恢复到更正常的巨细。

国自然热门：黄芪新发明，逆转心肌梗死后重构，改善心功效(图4)

图2. HHQ16通过直接作用于心肌细胞抑制心肌肥厚

3、HHQ16的作用与Egr2基因相关转录本lnc9456的强抑制

为了进一步展现HHQ16在肥厚标记物（β-Mhc、Anp和Bnp）转录调控中的作用机制，本研究进一步剖析了lncRNA测序数据。HHQ16下调23个在HF组小鼠中表达上调的lncRNA。通过qRT-PCR验证，最终筛选出ENSMUST00000219456(lnc9456)为HHQ16影响最大的lncRNA。在肥大的心脏中lnc9456显著增添近17倍。别的，HHQ16还显著抑制心肌细胞中lnc9456的高表达，这批注HHQ16对心肌肥厚和HF的抑制作用，可能是通过介导新的Egr2基因相关转录本-lnc9456实现的（图3）。

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图3. HHQ16强抑制lnc9456

4、Lnc9456对心肌细胞肥大至关主要

Lnc9456在正常的心脏中险些检测不到，但在LADL术后的肥大和衰竭的小鼠心脏以及异丙肾上腺素(isoproterenol, ISO)体外处置惩罚的肥大心肌细胞中高度表达。以上的处置惩罚条件增添lnc9456和肥大生物标记物的表达水平，批注lnc9456可能是诱导心肌细胞肥大的致病因素。作者使用重组腺病毒(Adenovirus, AdV)举行体外实验，效果批注lnc9456在神经激素激活驱动的心肌细胞肥大中起要害作用（图4）。

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图4. Lnc9456对心肌细胞肥大至关主要

5、Lnc9456与G3BP2相互作用并增进NF-κB信号通路

作者通过卵白互作展望筛选可能与lnc9456相互作用的潜在卵白，其中被判断为G3BP2的卵白与lnc9456直接相互作用的概率最高。本文举行体外试验发明G3BP2也包括在判断出的具有RNA团结功效的2113个卵白中。接下来，作者首先检测了LADL是否对G3BP2的表达有任何影响。效果发明小鼠中LADL引起G3BP2表达的呈时间依赖性增添，并通过滋扰lnc9456表达展现了lnc9456和G3BP2之间保存内在联系。卵白质印迹剖析批注G3BP2与lnc9456的团结可能需要高水平的lnc9456。既往研究报道G3BP2可能与IκBα团结，进而增进NF-κB亚基p65在核内群集，启动肥厚基因转录，诱导心肌肥厚。作者通过免疫共沉淀实验和免疫荧光实验证实了lnc9456的过表达能够增强G3BP2与IκBα的团结，并增进NF-κB亚基p65的核内群集（图5）。

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图5. Lnc9456与G3BP2相互作用，增进NF-κ p65亚基的核易位

6、HHQ16直接与lnc9456高亲和力团结并诱导其降解

Lnc9456是促肥厚因子，而HHQ16可显著降低肥厚心脏及心肌细胞中lnc9456的水平，展现HHQ16可能通过靶向lnc9456实现心肌肥厚及HF的作用。效果HHQ16显著镌汰了lnc9456的半衰期，并仍有能力降低AdV-lnc9456诱导的心肌细胞中lnc9456的高表达，更一步展现这种调控可能爆发在转录后水平。作者发明在体外转录系统中HHQ16以时间和剂量依赖性方法降低了lnc9456水平。别的，HHQ16降解lnc9456只爆发在心肌细胞裂解物保存的情形下。凭证微热泳(microscale thermophoresis, MST)的数据推测HHQ16可与lnc9456特异性团结并增进其在心肌细胞中的降解（图6）。

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图6. HHQ16直接与lnc9456高亲和力团结，诱导其降解

7、Lnc9456是HHQ16逆转小鼠心肌肥厚和功效障碍所必需的

本文进一步评估了增添lnc9456对心脏的影响以及HHQ16在体内的作用。作者通过诱导心肌细胞特异性lnc9456的过表达实验发明HHQ16处置惩罚可降低心脏中高水平的lnc9456，进一步支持HHQ16通过转录后抑制lnc9456施展作用。同时，作者通过对小鼠举行灌胃实验，通过监测LVEF和LVFS、HW/BSA、ANP, BNP和β-MHC的表达水一律指标，确定了lnc9456是HHQ16逆转心肌肥厚和心衰的特异性靶点（图7）。

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图7. Lnc9456是HHQ16逆转小鼠心脏肥厚和功效障碍所必需的

8、人类同源物lnc4012是HHQ16的真正靶点

lnc9456的同源基因LOC107984012(lnc4012)是HHQ16的真正靶点。为佐证这一点，作者通过测定lnc4012表达水平发明其上调与心肌肥厚和HF亲近相关。为进一步明确lnc4012在心脏中的功效，作者通过体外实验发明ISO不但提升肥大生物标记物ANP, BNP和β-MHC的表达，并且以剂量依赖性的方法增添了lnc4012的表达水平，批注晰lnc4012的上调确实与肥大基因转录的增添和心肌肥厚的爆发生长亲近相关。

与lnc9456相同，其能够在lnc4012过表达心肌细胞的洗脱液中捕获更多内源性G3BP2卵白。研究lnc4012与G3BP2的团结模式发明了一个351-378 bp的转录片断是团结所必需的，而该片断两个截短突变体（Δ251-478 bp和Δ351-378 bp）可阻断lnc4012与G3BP2团结。别的，IκBα仅在4012过表达的洗脱液中被检测到。过表达lnc4012也增进了NF-κB p65从细胞质向细胞核的转位。以上效果从侧面佐证了lnc9456和lnc4012分子机制的一致性。

别的，研究发明相较于lnc9456，HHQ16对lnc4012的亲和力更高，并以时间依赖性方法增进体外转录的lnc4012的降解。HHQ16能显著降低ISO诱导的lnc4012表达。以上效果支持lnc4012是HHQ16逆转病理性肥大和HF的有用靶点这一看法。

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图8. 人类同源物lnc4012是HHQ16的真正靶点

小结

本研究以中药黄芪的有用化合物黄芪甲苷为引，研究了其小分子衍生物HHQ16在心肌梗塞引起的心肌重构中的要害作用。展现了小分子HHQ16通过与lnc4012/lnc9456特异性团结，导致其降解，并拮抗其对G3BP2/NF-κB信号通路的作用，有用逆转梗塞引起的肥大和心力衰竭。

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2、HHQ16直接作用于心肌细胞爆发抗肥厚作用