背景:心肌重塑是在持久性病理应激作用下心脏功能从代偿期向失代偿期演变、心脏结构从可逆转向不可逆转发展的一个阶段。可表现为心肌细胞肥大、非肌性细胞(主要是心肌成纤维细胞)增殖及心肌纤维化,继而出现心腔扩张与心脏重量增加,是多种心肌损伤的共同结局。心肌重塑的发生最终会导致心力衰竭、心律失常、心脏性猝死。甲羟戊酸途径(MVA)是哺乳动物细胞体内胆固醇合成的唯一途径,其除了参与胆固醇合成之外还与蛋白质的异戊二烯化有关。研究表明甲羟戊酸途径关键酶在自发性高血压大鼠和压力超负荷大鼠心肌重塑中异常表达,提示MVA关键酶可能在心肌重塑过程中具有重要的作用。法尼基焦磷酸合成酶(FPPS)位于MVA的分支点,在转运小G蛋白过程中起着极其重要的作用,对维持心肌细胞的功能至关重要。因此,FPPS表达失调可导致病理性心肌肥大。目的:本研究利用心肌特异性FPPS基因敲除模型来进一步阐明FPPS在心肌重塑中的作用及其潜在的分子机制。方法:(1)构建心肌特异性FPPS敲除小鼠模型。(2)使用real-time PCR、Western Blot等手法检测心肌特异性敲除效率。(3)确定敲除后,在不同的年龄阶段使用超声心动图分析小鼠的心功能。(4)将小鼠安乐死,取心脏组织,测量心脏体重比。(5)组织病理学分析小鼠心脏功能,纤维化程度,形态学变化。(6)Real-time PCR测定小鼠心脏心肌肥厚基因(ANP、BNP、β-MHC)以及心肌纤维化基因(TGF,CTGF,Procol-I,Procol-III)的表达。(7)使用HPLC技术检测心肌细胞中GPP,FPP和GGPP水平。(8)测量心肌组织中的胆固醇含量。(9)使用pull-down方法检测小鼠心脏Ras,Rheb等小G蛋白的活性。(10)使用Western Blot方法检测小鼠心脏小G蛋白下游通路蛋白水平变化。结果:(1)基因敲除小鼠心肌组织的FPPS表达量明显降低。(2)心超提示,心肌细胞特异性敲除FPPS小鼠会出现心功能失代偿。组织病理学分析提示心腔增大,心肌组织纤维化。(3)心肌肥厚基因(ANP、BNP、β-MHC)、心肌纤维化基因(TGF,CTGF,ProcolI,Procol-III)表达增高。(4)GPP在体内堆积,FPP与GGPP的含量降低。(5)Ras,Rheb活性形式明显增高,伴随下游磷酸化ERK,m TOR表达上调。结论:FPPS在心肌重塑中扮演重要角色,其机制可能与Ras,Rheb蛋白的过度活化有关,从而引起下游ERK,m TOR表达上调,引起心脏失代偿。