针对心肌成纤维细胞中的赖氨酸甲基转移酶Suv39h1可减轻心肌梗死后的心肌纤维化

《Life Sciences》：Targeting the lysine methyltransferase Suv39h1 in cardiac fibroblasts attenuates post-infarct myocardial fibrosis

Suv39h1通过调控C/EBPβ促进心肌纤维化，基因敲除或抑制该酶可减轻心室重塑并改善心脏功能。

　　

刘帅|吴晓萍|薛玉佳|齐梦文|李天发|张园园|方明明

海南省热带心血管疾病研究重点实验室，海南妇女儿童医学中心第一附属医院医学研究中心，教育部急诊与创伤重点实验室，海南医学院，海口，中国

摘要

目的

心肌梗死后不良的心室重构会促进心力衰竭的发生。心脏损伤后，静止的成纤维细胞会转分化为肌成纤维细胞，并产生细胞外基质蛋白，从而启动心室重构过程。我们研究了赖氨酸甲基转移酶Suv39h1在此过程中的作用。

方法

通过永久性结扎左前降支（LAD）冠状动脉来诱导心肌梗死。

结果

与肌成纤维细胞标志物Periostin的诱导情况相似，从接受LAD手术的小鼠中分离出的心脏成纤维细胞中Suv39h1的表达上调。报告基因检测和染色质免疫沉淀（ChIP）实验表明，C/EBPβ被招募到Suv39h1的启动子区域，从而在促纤维化刺激下介导Suv39h1的激活。在静止成纤维细胞或激活成纤维细胞（肌成纤维细胞）中敲除Suv39h1可减轻心脏纤维化，并改善心肌梗死后心功能的下降。重要的是，给予小分子Suv39h1抑制剂F5446可改善心肌梗死后小鼠的心脏纤维化，并部分恢复其心功能。RNA测序鉴定出几个可能参与成纤维细胞向肌成纤维细胞转化的Suv39h1靶点。

意义

总之，我们的数据表明Suv39h1可能在缺血性心肌病的心室重构中起重要作用。

引言

缺血性心脏病（IHD）是由于动脉粥样硬化引起的，仍然是全球过早死亡的主要原因之一[1]。IHD的危险因素包括吸烟、饮食选择、久坐、药物滥用和家族史[2]。对于IHD的管理，推荐采用保守策略（如抗心绞痛药物、降脂药物和抗血栓药物）以及侵入性策略（如经皮冠状动脉介入治疗和冠状动脉旁路移植）[3]。心肌梗死后由异常的纤维化反应引起的不良心室重构是IHD最严重的后果之一。心肌纤维化是一个复杂的多细胞过程，它参与了心肌梗死后的伤口愈合反应。然而，持续的心肌纤维化最终会导致不良的心室重构和心力衰竭（HF）。肌成纤维细胞被认为是心肌纤维化的主要效应细胞类型[4]。

由于肌成纤维细胞的短暂性，它们在静止的心脏中无法被检测到。因此，关于其真正起源存在争议，有人提出包括心外膜细胞、髓系细胞和内皮细胞在内的多种细胞谱系可能参与了纤维化心脏中肌成纤维细胞的形成。Molkentin实验室的一项里程碑式研究明确解决了这个问题，证明心脏驻留的成纤维细胞是心肌纤维化过程中肌成纤维细胞的主要来源[5]。根据Kanisicak等人的研究，成熟的肌成纤维细胞由基质细胞蛋白Periostin（由Postn基因编码）标记，而静止的心脏成纤维细胞则由转录因子TCF21（由Tcf21基因编码）标记。在心肌纤维化的小鼠模型中，Kanisicak等人令人信服地表明99%的Postn+肌成纤维细胞来源于Tcf21+成纤维细胞。

在成纤维细胞向肌成纤维细胞转化（FMyT）的过程中，静止的心脏成纤维细胞会发生显著的表型变化，转变为肌成纤维细胞以促进心肌纤维化。具体来说，与静止成纤维细胞相比，肌成纤维细胞具有更强的增殖能力、收缩能力和合成能力[6]。这些功能/行为变化伴随着细胞转录组的深刻变化[7]。在哺乳动物细胞中，表观遗传机制在调控细胞转录组重编程中起关键作用。最近，Kong及其同事报道了抑制变异蛋白3-9同源物1（Suv39h1）这种组蛋白甲基转移酶是促进肝星形细胞向肌成纤维细胞转化的重要调节因子[8]。我们假设Suv39h1在心肌纤维化中也可能发挥类似的作用。本报告中的数据证实，在IHD小鼠模型中敲除Suv39h1可以减轻心肌纤维化。

部分内容

动物

所有动物实验均经过江苏健康职业学院伦理委员会的审查和批准。Suv39h1^f/f小鼠与Col1a2-Cre^ERT2小鼠杂交，生成了特异性针对成纤维细胞的Suv39h1敲除小鼠。通过将Suv39h1^f/f小鼠与Postn-Cre^ERT2小鼠杂交，获得了特异性针对肌成纤维细胞的Suv39h1敲除小鼠，这些小鼠已有相关描述[8]。心肌梗死是通过永久性结扎左前降支冠状动脉来诱导的

C/EBPβ在心脏成纤维细胞中上调Suv39h1的表达

C57/B6小鼠接受了LAD手术以诱导心肌梗死（MI），并在不同时间点被处死以分离原代心脏成纤维细胞。如图1A所示，心肌梗死后心脏成纤维细胞中的Suv39h1表达上调。具体来说，Suv39h1表达在心肌梗死后4天到7天达到峰值，随后下降并在14天恢复到基线水平。这种模式与肌成纤维细胞标志物Periostin的变化趋势一致（图1A）。此前已有研究显示

讨论

在本研究中，我们探讨了Suv39h1在心肌纤维化中的作用。我们的数据表明，在成纤维细胞/肌成纤维细胞中敲除Suv39h1或通过药物抑制Suv39h1的活性可以减轻小鼠的心肌纤维化。这一发现与Kong等人和Wu等人的先前研究结果一致[8][16]，这些研究表明Suv39h1在肝纤维化中具有促纤维化作用。我们的数据也与Liu及其同事最近发表的研究结果一致

CRediT作者贡献声明

刘帅：撰写 – 审稿与编辑、方法学、初稿撰写、实验设计。吴晓萍：撰写 – 审稿与编辑、方法学、初稿撰写、实验设计。薛玉佳：撰写 – 审稿与编辑、方法学、初稿撰写、实验设计。齐梦文：撰写 – 审稿与编辑、方法学、初稿撰写、实验设计。李天发：初稿撰写、资金申请、审稿与编辑、监督、概念构思。

利益冲突声明

无。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（编号82171559、82260082、82002082）和海南省科技专项资金（编号ZDYF2021SHFZ089、ZDYF2023SHFZ109）的资助。