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背景心肌肥大病理过程与线粒体网状结构动态失衡——线粒体分裂与融合的关系密切,但即使线粒体分裂与融合的失调影响多种疾病的发生与发展,其参与心肌肥大病理过程的作用机制尚不明确,MicroRNAs(miRNAs)是一类短链非编码RNAs,能够促进多种基因的表达与翻译,从而调节各种疾病进程,之前已经证明miR-153在癌症中具有抗肿瘤作用,尤其是miR-153-3p已经在癌症中多有报道,涉及甲状腺髓样癌、乳头状甲状腺癌、食管鳞状细胞癌以及乳腺癌等。尽管已经在癌细胞中鉴定了几种靶标,但miR-153-3p在心肌细胞中的作用仍有待完全阐明。线粒体分裂与融合由线粒体膜上的保守蛋白介导,这些蛋白水解GTP促进线粒体DNA(mtDNA)蛋白质及代谢产物的相互交换。线粒体融合可以调节线粒体形态发生,从而调节多种疾病的进程,线粒体网络结构的动态平衡受线粒体融合蛋白1/2(mitofusin 1/2,Mfn1/2),视神经萎缩蛋白(OPA1)和动力学相关蛋白(Drp1)的调控,在线粒体结构和功能中起重要作用。例如,据报道OPA1的不平衡加工导致小鼠心力衰竭。此外,Drp1可通过ROS产生促进高血压性心肌肥厚的发病机制。因此,线粒体在心肌细胞中尤为重要。此外,Mfn1已被证明是介导哺乳动物细胞中线粒体融合和形态的关键参与者。对于研究Mfn1与心肌肥厚的关系是什么必要的。因此,本研究将探讨miR-153-3p及MFN1在心肌细胞肥大与线粒体分裂的分子机制。方法我们的研究对象为C57乳鼠分离的原代心肌细胞,通过异丙基肾上腺素(isoproterenol,ISO)给药处理构成心肌细胞肥大模型,转染MFN1 siRNA,miR-153-3p antagomir观察MFN1或miR-153-3p对心肌细胞心肌肥大及线粒体分裂的影响。通过phalloidin荧光染色方法检测心肌细胞表面积,Mito-tracker染色技术观察心肌细胞线粒体分裂情况,western blot方法检测MFN1的表达水平,qRT-PCR技术检测miRNA及肥大标记物的表达情况,双荧光素酶报告实验检测miR-153-3p对MFN1 3’UTR的靶定作用。结果1.ISO处理18h和24h后,细胞表面积增大,肥大标记物心房肽(atrial natriuretic factor,ANF)和β-肌球蛋白重链(myosin heavy chain,β-MHC)基因表达升高,同时能够诱导心肌细胞发生线粒体分裂。2.在ISO处理0h,8h,18h及24h后,随着时间依赖的方式miR-153-3p表达水平逐渐降低。RNAhybrid软件预测到MFN1 3’UTR是miR-153-3p的潜在结合位点,降低miR-153-3p的表达能够升高ISO诱导降低的MFN1水平,相反地,增加内源性miR-153-3p表达能够降低MFN1的表达水平。双荧光素酶报告实验证明miR-153-3p确实能够抑制MFN1 3’UTR的翻译水平。3.敲低miR-153-3p水平能够抑制心肌细胞肥大与线粒体分裂。4.增加MFN1的表达能够抑制ISO诱导的心肌细胞肥大和线粒体分裂。5.在心肌细胞中,敲低miR-153-3p的表达能逆转ISO诱导降低的MFN1水平,并降低线粒体分裂及肥大指标,而MFN1 siRNA能够减弱miR-153-3p antagomir造成的这些效应。结论在ISO促肥大刺激下,心肌细胞能够发生心肌肥大及线粒体分裂,并且这一过程与上调的miR-153-3p表达相关,MFN1的表达水平的下调与miR-153-3p表达水平的上调有关,调控miR-153-3p水平能够抑制心肌肥大与线粒体分裂。miR-153-3p通过靶定MFN1参与调控心肌肥大与线粒体分裂。本研究证明miR-153-3p-MFN1信号轴通过参与调控线粒体网状结构来调控心肌肥大的发生。具体结论如下:1.ISO诱导心肌肥大过程中伴随着心肌细胞发生线粒体分裂。2.在小鼠原代心肌细胞中,miR-153-3p的敲低能够抑制ISO诱导的心肌细胞肥大和线粒体分裂。3.在小鼠原代心肌细胞中,过表达MFN1能够抑制ISO诱导的心肌细胞肥大和线粒体分裂。4.在动物水平上,miR-153-3p的敲低能够抑制ISO诱导的心肌细胞肥大和线粒体分裂。5.在小鼠原代心肌细胞中,miR-153-3p通过调节MFN1水平来调控ISO诱导的心肌细胞肥大和线粒体分裂。