组蛋白去甲基化酶KDM3A通过调控巨噬细胞极化对梗死后心肌损伤的影响

来源 :武汉大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tomato20099002
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目的:近年来,新的研究证实KDM3A作为一种重要的表观遗传学靶点参与调控糖尿病心肌病、心肌梗死和心肌肥厚等心血管疾病,而我们前期研究证实KDM3A参与调节高糖环境下平滑肌细胞的生物学功能和糖尿病血管重构,其机制可能与KDM3A参与调节炎症、凋亡、氧化应激等病理生理反应有关。根据上述结果,我们推测KDM3A可能在心血管系统的炎症反应起重要作用。同时,由于巨噬细胞已被证实参与调节心肌梗死后的炎症修复,并发挥着核心作用,我们试图探讨KDM3A能否通过调节巨噬细胞的极化来影响心肌梗死后炎症反应,靶向调控KDM3A是否可影响心肌梗死后心肌损伤修复和左心室(LV)重构的愈后。方法:为了探讨KDM3A的生物学功能以及其潜在机制,我们通过下调KDM3A的表达设计的细胞实验随机分为三个组:a)对照组:无任何处理的骨髓巨噬细胞(BMDMs);b)Adsh RNA组:感染Adsh RNA病毒的BMDMs;c)Adsh KDM3A组:感染Adsh KDM3A病毒的BMDMs。动物实验随机分为4组:a)野生型大鼠假手术组(WT-SO);b)KDM3A基因敲除鼠假手术组(KO-SO);c)野生型大鼠心梗手术组(WT-MI);d)KDM3A基因敲除鼠心梗手术组(KO-MI)。通过吞噬和迁移实验分析巨噬细胞的生物学功能,探讨巨噬细胞的极化。采用Western blot和免疫荧光法检测炎症相关基因在急性炎症期的表达以及巨噬细胞的表面标志物的表达,超声检测、Masson染色、H&E染色来检测心脏功能。结果:我们证实KDM3A通过调节巨噬细胞的主要生物功能和表型极化来影响炎症反应进程,从而影响心肌梗死(MI)后心肌修复和左心室(LV)重塑的愈后。细胞实验中,抑制BMDMs中KDM3A表达降低了巨噬细胞的吞噬作用,减弱了其对心肌细胞坏死趋化因子的迁移能力,说明抑制KDM3A可能导致巨噬细胞归巢入损伤组织和清除细胞碎片的能力降低。在脂多糖(LPS)刺激下,下调KDM3A导致细胞促炎细胞因子分泌增多,巨噬细胞分化为M1表型,但IL-4刺激下巨噬细胞分化为M2表型的能力受到抑制。此外,动物实验结果表明,在KO-MI和WT-MI组之间M1和M2巨噬细胞在MI后第7天的浸润程度显著不同。值得注意的是,我们观察到KO-MI大鼠心肌梗死区M1巨噬细胞(CD86+)浸润较多,M1/M2(CD86+/CD206+)比值较高。而WT-MI大鼠M2巨噬细胞(CD206+)浸润较多。M1或M2相关表型标记物和细胞因子与细胞实验的分泌趋势是一致的。这些结果共同说明,在炎症反应向修复转换阶段,抑制KDM3A导致巨噬细胞向促炎症的M1型极化而没有及时向修复M2型巨噬细胞极化。更重要的是,心肌梗死后7天和1个月,KO-MI组大鼠左室射血分数(LVEF)和左室短轴缩短率(LVFS)均降低。KO-MI组在第7天的纤维化和心功能均低于WT-MI组。Western blot以及Ch IP-PCR实验分析证实IRF4作为KDM3A调节巨噬细胞极化的下游效应因子,KDM3A通过表观遗传学效应增强IRF4启动子区域H3K9me2表达来影响IRF4的转录,从而调控巨噬细胞的极化。结论:KDM3A介导巨噬细胞极化、吞噬和迁移能力,从而调控梗死心肌的修复进程和左室重构。我们还发现IRF4是KDM3A下游信号通路。这些结果表明,靶向KDM3A通过调控IRF4信号通路来调节梗死心脏的巨噬细胞极化,可能是一种新的心脏修复和功能治疗策略,并提示巨噬细胞表型极化向修复表型的倾斜可能是改善梗死心肌修复的关键途径之一。
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