心臟肥大和心力衰竭（HF）的致病因素及治療靶點(diǎn)研究

研究背景
臨床證據(jù)表明，壓力負(fù)荷引起的心臟肥大與不良心臟結(jié)局密切相關(guān)。內(nèi)皮功能障礙是心臟肥大和心力衰竭（HF）進(jìn)展的關(guān)鍵因素，富含亮氨酸重復(fù)序列8A(LRRC8A)是血管內(nèi)皮穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，但其在壓力負(fù)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(xué)附屬心血管病醫(yī)院張雁惠/揭領(lǐng)軍/潘磊/李桂陽聯(lián)合溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院李磊團(tuán)隊(duì)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(fù)荷引起的肥厚心臟中冠狀血管生成的關(guān)鍵調(diào)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(diǎn)。

· 維真助力 - AAV·
基因信息：LRRC8A，富含亮氨酸重復(fù)序列8A
實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明AAV成功介導(dǎo)LRRC8A表達(dá)

結(jié)果展示

1. 內(nèi)皮特異性LRRC8A缺失加劇TAC誘導(dǎo)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(shù)小鼠的心臟和心臟內(nèi)皮細(xì)胞中LRRC8A下調(diào)，表明心臟內(nèi)皮LRRC8A可能參與TAC驅(qū)動的病理性肥大發(fā)病機(jī)制。為了研究內(nèi)皮LRRC8A缺陷對壓力負(fù)荷誘導(dǎo)病理性肥大的直接影響，作者構(gòu)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(shù)。超聲心動圖分析顯示ECKO和WT假手術(shù)組之間的心臟結(jié)構(gòu)和功能沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)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(yán)重的肥大。這些結(jié)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(fù)荷引起的病理性肥大中充當(dāng)血管生成基因。

圖1 內(nèi)皮特異性LRRC8A缺失加劇TAC誘導(dǎo)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(xì)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(biāo)記物（VEGFR2、CD31和Ang 1）表達(dá)下降，但TAC-ECKO 鼠中血管生成標(biāo)記物表達(dá)進(jìn)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(xì)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(xì)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(yīng)功能至關(guān)重要，LRRC8A缺失顯著抑制VEGF的促血管生成作用。機(jī)制研究表明LRRC8A調(diào)節(jié)VEGF-VEGFR2軸，并通過促進(jìn)VEGF誘導(dǎo)的VEGFR2內(nèi)吞來減輕壓力負(fù)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(dá)能否預(yù)防TAC誘導(dǎo)的病理性肥大和功能障礙，使用AAV9-ICAM2-LRRC8A生成內(nèi)皮細(xì)胞特異性表達(dá)LRRC8A小鼠(ECOE)，然后對ECOE和WT小鼠進(jìn)行TAC手術(shù)，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(fù)了TAC誘導(dǎo)的心臟功能障礙。此外內(nèi)皮LRRC8A過表達(dá)減弱了TAC誘導(dǎo)的病理性肥大，表現(xiàn)為HW/TL、LWPW、LWPWd、LV質(zhì)量和心肌細(xì)胞橫截面積減少，還明顯降低了TAC誘導(dǎo)的Anp、Bnp和Myh7基因表達(dá)。作者進(jìn)一步研究了內(nèi)皮LRRC8A過表達(dá)對病理性肥厚心臟毛細(xì)血管密度的影響，發(fā)現(xiàn)與WT-TAC相比，ECOE-TAC心臟的毛細(xì)血管密度上調(diào)，血管生成標(biāo)記物（包括VEGFR2和CD31）水平升高。這些結(jié)果表明AAV介導(dǎo)的LRRC8A過表達(dá)通過促進(jìn)血管生成來恢復(fù)TAC誘導(dǎo)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(shí)驗(yàn)結(jié)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(diào)節(jié)VEGF-VEGFR2軸，促進(jìn)VEGF誘導(dǎo)的VEGFR2內(nèi)吞來減輕壓力負(fù)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(fù)荷響應(yīng)性血管生成調(diào)節(jié)劑的生物學(xué)作用，也為心力衰竭治療的前瞻性治療提供了新的見解。