复方1区TOP | 安徽医科大学等揭示心肌尔康通过介导MFN2上调抑制线粒体DNA/cGAS-STING信号缓解慢性心力衰竭

【写在前面】：本期推荐的是由安徽医科大学等合作近期发表于Phytomedicine(IF8.3）的一篇文章，揭示心肌尔康通过NR3C1介导的MFN2上调抑制线粒体DNA/cGAS-STING信号传递缓解慢性心力衰竭。

【期刊简介】

【题目及作者信息】

背景：由线粒体DNA（mtDNA）释放驱动的cGAS/STING信号激活参与了慢性心力衰竭（CHF）的发病机制。尽管传统中草药心肌尔康（XJEK）显示出心脏保护潜力，但其对mtDNA动态的调控机制尚不明确。

目的：阐明XJEK如何抑制mtDNA/cGAS/STING驱动的炎症并改善心力衰竭。

方法：采用小鼠心肌缺血再灌注（MIR）损伤模型和心肌细胞缺氧/复氧（H/R）模型，评价XJEK在体内和体外的心脏保护作用。高通量测序确定了XJEK的潜在治疗靶点。然后应用网络药理学和生物信息学分析进行靶点预测和途径富集。通过RT-qPCR、免疫荧光、免疫印记、双荧光素酶报道基因检测和ChIP-qPCR在内的综合实验方法，阐明两种模型中XJEK介导的控制cGAS/STING信号的调节机制。

结果：XJEK干预能够显著改善MIR诱导的心力衰竭小鼠的心肌纤维化和室壁重构。高通量测序鉴定线粒体融合蛋白2（MFN2）为介导XJEK心脏保护作用的关键调节因子。XJEK恢复了MIR和H/R诱导的MFN2下调，从而抑制了mtDNA的释放以及cGAS/STING信号通路和下游炎症反应的过度激活。此外，整合网络药理学和生物信息学分析揭示XJEK通过促进NR3C1的核转位，增强其与MFN2启动子的结合促进MFN2表达。

结论：XJEK通过促进NR3C1的核定位，增强其与MFN2启动子的结合，从而上调转录和表达，以此抑制mtDNA/cGAS/STING信号激活和炎性反应，进而减缓心力衰竭的进展。

【前言】

慢性心力衰竭（CHF）是一种综合征，其特征是由于心脏收缩和/或舒张功能受损导致的循环功能障碍。临床表现通常包括呼吸困难、疲劳、心律失常和水肿。在严重情况下，CHF可能导致心源性休克或恶性心律失常，是构成大多数心血管疾病终末事件和主要死因。线粒体融合和结构完整性的关键调节因子线粒体融合蛋白2（MFN2）位于线粒体外膜上的跨膜动力蛋白样GTP酶。研究表明，MFN2与CHF发病机制之间存在密切关联。研究人员分析了12名捐赠者的心脏组织，这些捐赠者患有缺血性或扩张性心肌病，结果显示MFN2表达显著下调。动物研究进一步揭示了Ang II诱导、缺血再灌注损伤诱导和压力过载诱导的室性肥厚和心力衰竭模型中MFN2水平的降低，这种降低伴随着ATP产生减少和凋亡增加。相反，心肌细胞特异性过表达MFN2显著改善了Ang II和主动脉狭窄引起的心肌细胞肥大，并减轻了高脂饮食诱导的肥胖小鼠心脏脂质沉积和收缩/舒张功能障碍。这些发现确立了MFN2作为心力衰竭干预的有希望的治疗靶点。然而，MFN2缺失导致的线粒体损伤的下游生物学后果仍不清楚。

在病理应激下，线粒体经历膜电位丧失、渗透性增加以及线粒体DNA释放。细胞质中的线粒体DNA被cGAS所感知，诱导其催化域构象变化，使其能够结合ATP/GTP并生成第二信使cGAMP。cGAMP随后结合内质网膜上的干扰素基因刺激子（STING），触发STING向核周区域的易位。在内质网中，STING磷酸化TBK1，TBK1随后磷酸化IRF3。磷酸化的IRF3形成同二聚体，向细胞核转移，并激活IFNγ和促炎细胞因子（如TNFα、IL1β、IL6）的转录，从而启动炎症反应过程。由上，线粒体DNA/cGAS/STING信号通路在CHF进展中起着关键作用。临床研究显示，心血管疾病（CVD）患者的血浆线粒体DNA水平升高，并且与炎症应激和疾病严重程度呈正相关。实验研究中，在通过压力超负荷或多柔比星诱导的小鼠CHF模型中，线粒体DNA成分泄漏进入细胞质，激活cGAS/STING信号通路，并促进炎症和心脏功能障碍。研究人员研究显示，分子水平上应激颗粒的上调抑制了cGAS-STING活化，减少了心肌细胞凋亡和炎症，并在糖尿病心肌缺血再灌注模型中改善了损伤。这些发现共同强调了线粒体DNA/cGAS/STING通路作为心肌修复和心力衰竭管理的一个有前景的治疗靶点。然而，仍存在重大挑战，包括维持线粒体膜的稳定性、防止线粒体DNA释放以及抑制过度激活的cGAS/STING。

MFN2的表达受多种因素调控，研究发现抑制转录辅激活因子PGC-1α的乙酰化可上调MFN2表达，增强线粒体生物合成并赋予心肌细胞保护作用 。 这些研究表明核因子介导的转录调控是维持MFN2水平的关键机制。NR3C1，也称为糖皮质激素受体（GR），在配体结合后易位至核内，形成同源二聚体，启动靶基因的转录，从而发挥广泛的生理和药理作用研究人员证明，心肌细胞特异性GR敲除导致自发性心脏肥大、心力衰竭和死亡，归因于维持收缩力受损、无法控制的肥大以及心肌细胞存活受损。然而，NR3C1是否在CHF背景下调节MFN2表达尚不清楚。

心肌尔康是一种复方制剂，包含十四种草药成分，包括人参、麦冬、黄芪、玉竹和甘草等。在多种小鼠CHF模型中，XJEK显著改善了室壁增厚和心肌纤维化，提高了射血分数，并抑制了血清NT-proBNP的升高。此外，XJEK治疗有助于减轻线粒体超微结构异常，降低过度的活性氧（ROS）生成，恢复线粒体膜电位，增强代谢功能。其心脏保护机制可能涉及改善内皮功能障碍和调节免疫炎症反应。然而，XJEK在调节NR3C1核定位以上调MFN2表达并改善心力衰竭病理机制中的具体作用尚未阐明。因此，本研究旨在验证XJEK在心力衰竭中的治疗效果并阐明其潜在的分子机制。

【结果部分】

1.XJEK减轻了MIR损伤引起的室壁重塑并改善了心脏功能。

2.MFN2在MIR小鼠心肌组织中的表达显著下调，而XJEK能够显著上调其表达。

3.XJEK通过上调MFN2来抑制线粒体DNA-cGAS-STING信号过度激活，从而缓解MIR小鼠的炎性反应。

4.XJEK通过上调MFN2来抑制mtDNAcGAS-STING信号通路的过度激活，从而在AC16细胞中减轻H/R后的炎症反应。

5.XJEK通过MFN2依赖性机制保护AC16心肌细胞免受缺血/再灌注损伤。

6.基于网络药理学分析的心力衰竭中XJEK的潜在靶点和机制。

7.XJEK在体内和体外均增强NR3C1的核定位。

8.XJEK通过促进NR3C1与启动子结合来调节MFN2的转录。

【结论与讨论】

综上所述，XJEK抑制线粒体DNA的释放，通过生物信息学和网络药理学的综合分析，作者确定NR3C1/MFN2/mtDNA轴是XJEK治疗慢性心力衰竭的核心机制，具体来说，XJEK促进NR3C1核转位，转录上调MFN2表达，抑制cGAS/STING信号激活，最终改善慢性心力衰竭的进展。

注：本文原创表明为原创编译，非声张版权，侵删！

【福利时刻】科研服务（点击查看）：、、、、、。咨询扫描下方微信二维码。