摘要
肺动脉高压(Pulmonary Hypertension,PH)是一种致命的进行性疾病,右心衰是PH的主要死因,机械敏感离子通道蛋白Piezo1在PH发病中起关键作用。但目前Piezo1在PH右心重构中的病理改变规律及分子机制尚不清楚,临床治疗也缺乏针对性治疗策略。本研究拟通过构建Piezo1心肌细胞特异性敲除大鼠,并采用野百合碱(Monocrotaline,MCT)诱导构建PH模型,观察心肌特异性敲除Piezo1对右心功能及结构形态的影响,探究Piezo1在PH右心重构的作用,并初步探讨其分子机制。
本研究经转基因动物繁殖和基因型鉴定获得Piezo1 flox/flox;Myh6-CreERT与Piezo1 flox/flox基因型大鼠,通过注射他莫昔芬(Tamoxifen,TMXF)诱导心肌细胞中Piezo1基因的特异性敲除,并使用Western Blotting验证了心肌组织中Piezo1的敲除效率。对给予TMXF后的Piezo1 flox/flox;Myh6-CreERT与Piezo1 flox/flox大鼠进行MCT诱导的PH造模,通过观察大鼠在MCT-PH下的血流动力学和超声相关指标评估其心脏功能、结构和肺动脉压力情况;通过组织病理切片H&E染色和Masson染色评估心肌肥厚、纤维化和肺微小血管壁增厚程度,综合评价心肌特异性Piezo1缺失对PH右心重构的影响。通过转录组高通量测序技术,筛选出两组间差异表达基因,并通过GO与KEGG富集分析揭示差异基因所参与的功能。
(1)成功构建出Piezo1 flox/flox;Myh6-CreERT与Piezo1 flox/flox转基因大鼠。
(2)在TMXF诱导后,与基因型对照组Piezo1 flox/flox相比,Piezo1 flox/flox;Myh6-CreERT组大鼠在心脏组织中Piezo1表达量显著下降。
(3)在TMXF与MCT的先后诱导下,与对照组相比,敲除组的右心室收缩压(Right ventricular systolic pressure,RVSP)与肺动脉平均压(Mean pulmonary arterial pressure,mPAP)均较低,且超声心动图显示了右心结构和功能的改善。
(4)组织病理显示,Piezo1心肌特异性敲除改善了MCT-PH大鼠右心肥厚和纤维化,减轻了肺微小血管管壁增厚程度。
(5)右心组织转录组测序后的GO和KEGG富集分析显示,与心脏功能和线粒体氧化呼吸有关的通路被明显富集。
TMXF诱导心肌特异性Piezo1敲除可以明显改善MCT-PH大鼠模型的血流动力学及右心重构,其机制可能与Piezo1参与调控心脏收缩与氧化磷酸化信号通路有关。