《HUMAN MUTATION》:Proprotein Convertase Subtilisin/Kexin Type 9 Induces Platelet-Derived Transforming Growth Factor-β to Promote Myocardial Fibrosis After Myocardial Infarction
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本文揭示了前蛋白转化酶枯草溶菌素9(PCSK9)在心肌梗死(MI)后通过激活血小板、促进转化生长因子-β(TGF-β)分泌,进而驱动心肌纤维化的新机制。研究通过动物模型和细胞共培养实验证实,抑制PCSK9可显著改善心脏功能并减轻纤维化,为靶向PCSK9治疗心肌修复提供了理论依据。
引言
心肌梗死(MI)后心脏修复过程中,心肌纤维化是影响心功能预后的关键因素。前蛋白转化酶枯草溶菌素9(PCSK9)作为调节脂代谢的关键分子,近期研究提示其可能通过非脂质途径参与心肌修复。本文旨在探讨PCSK9是否通过调控血小板活化及其衍生的TGF-β,介导MI后心肌纤维化的进程。
材料与方法
研究使用野生型(WT)和PCSK9基因敲除(KO)的C57BL/6J小鼠,通过左冠状动脉前降支结扎建立MI模型。术后6周,通过超声心动图评估心功能,Masson染色观察纤维化程度,免疫荧光和Western blot检测纤维化标志物表达。通过转录组测序分析差异基因,并利用血小板-成纤维细胞共培养体系验证PCSK9对TGF-β分泌及成纤维细胞表型转化的影响。
结果
3.1 PCSK9在MI后表达升高并促进心肌纤维化
MI后小鼠心脏功能显著下降,左心室射血分数(LVEF)、左心室短轴缩短率(LVFS)和E/A比值均降低(图1a-d)。血浆脑钠肽(BNP)和PCSK9水平在MI组显著升高(图1g,h)。Masson染色显示MI组心肌纤维化面积增加(图1e,f),免疫荧光显示α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)表达上调(图1i,j)。Western blot和qPCR证实PCSK9、TGF-β和α-SMA在MI心肌组织中表达增加(图1k-q)。
3.2 PCSK9敲除改善MI后心功能并抑制纤维化
PCSK9-KO MI组小鼠的LVEF、LVFS和E/A比值均优于WT MI组(图2a-d)。Masson染色显示KO组纤维化程度减轻(图2e,f),α-SMA和TGF-β表达下调(图2g-m)。提示PCSK9缺失可通过抑制纤维化改善心功能。
3.3 转录组分析揭示PCSK9调控免疫与黏附通路
差异表达基因分析发现,PCSK9-KO MI组中41个基因下调、33个基因上调(图3a)。GO和KEGG富集分析显示,PCSK9缺失影响血小板活化、细胞外基质(ECM)受体相互作用等通路(图3c,d)。蛋白互作网络提示整合素α2b(Itga2b)可能是PCSK9调控血小板活化的关键节点(图3e)。
3.4 PCSK9通过血小板源性TGF-β促进成纤维细胞活化
体外实验显示,PCSK9处理可增强血小板活化标志物Itga2b表达(图4j),并促进血小板聚集(图4f-i)。在血小板-成纤维细胞共培养体系中,PCSK9通过诱导血小板释放TGF-β,促进成纤维细胞向肌成纤维细胞转化,表现为α-SMA表达上调、细胞增殖和迁移能力增强(图5a-g)。qPCR显示纤维化相关基因(Col1a1、Fn1、Acta2)表达升高,而TGF-β中和抗体可逆转该效应(图5h-j)。
讨论
本研究首次提出PCSK9通过激活血小板、促进TGF-β分泌,驱动MI后心肌纤维化的新机制。Itga2b作为血小板活化的关键分子,可能是PCSK9作用的重要媒介。抑制PCSK9不仅改善脂代谢,还可能通过干预血小板-成纤维细胞交互作用减轻纤维化,为心肌修复提供了新靶点。
结论
PCSK9通过诱导血小板活化及TGF-β分泌,促进MI后心肌纤维化进程。靶向PCSK9可能成为改善心肌重构的潜在策略。