项目文章| Circ Res: miRNA与脂代谢，代谢性心脏病形成的新机制揭晓！
2020-06-12
中科新生命
2078预计到2025年，全球糖尿病患者人数将达到3亿左右。心血管疾病占糖尿病患者死亡的80%，常导致心力衰竭。然而糖尿病心肌病的确切机制及其是否发挥作用尚不明确。
此前，华中科技大学同济医学院附属同济医院汪道文教授、陈琛教授研究团队取得了重大进展，在《Circulation Research》（IF=15.862）杂志上在线发表了题为“Nuclear miR-320 Mediates Diabetes-induced Cardiac Dysfunction by Activating Transcription of Fatty Acid Metabolic Genes to Cause Lipotoxicity in the Heart”的研究论文，发现揭示了糖尿病引发的心功能不全的新机制。中科新生命提供了脂肪酸检测服务。
研究材料
db/db小鼠、wt小鼠、miR-320高表达/低表达和CD36高表达/低表达小鼠心脏组织、慢性心衰患者心脏组织、健康人群心脏组织、H9c2细胞系和新生大鼠心室肌细胞（NRVCs）等
技术方法
转录组、miRNA芯片分析、ChIP-PCR、ChIP-seq、RT-PCR、WB、脂肪酸分析等
研究路线
研究结果
1. 糖尿病情况下，miR-320在小鼠心肌细胞中表达上调
对6个月大的糖尿病模型小鼠（db/db小鼠，一种公认的2型糖尿病和糖尿病并发症的啮齿动物模型）和野生型小鼠（wt）的心脏组织进行小RNA测序分析。一共检测到1024个。21个miRNA明显失调。结合之前心力衰竭患者的芯片分析结果及RT-qPCR实验，发现miR-320表达量上调，且与临床表型相关。
2. miR-320的过度表达加重糖尿病引起的心功能损伤，抑制miR-320可以减轻
为了证明miR-320在糖尿病引起的心功能不全中的因果作用，我们使用miR-320高表达转基因小鼠在高脂饮食诱导的心功能不全模型中评估miR-320的功能。与正常饮食相比，高脂饮食加重了心功能不全，表明miR-320在糖尿病条件下对心脏产生不良影响。miR-320的过度表达加剧了心功能不全，但miR-320的抑制减轻了心功能不全。在STZ诱导的另一种糖尿病模型的心功能也有类似的调节作用。总之，这些结果强烈提示miR-320与糖尿病引起的心功能不全直接相关。
3. miR-320作用于细胞核
亚细胞定位实验表明，miR-320存在于小鼠心肌细胞的细胞核中。stem-loop PCR进一步证实了这一点。H9c2细胞系和新生大鼠心室肌细胞（NRVCs）中的定位，再次确认其核分布。miR-320在细胞核中比细胞质中更为丰富。RNA诱导沉默复合物（RISC）的关键成分Ago2在细胞核中也明显的增加。
4. miR-320在糖尿病心功能不全中的作用
据报道，Ago2优先与活性启动子结合，提示RISC在转录控制中起直接作用。因此，我们研究Ago2-miR-320复合物是否与特定的基因启动子相互作用，寻找由miR-320核诱导的并伴有糖尿病诱导的心功能不全的基因。对wt和db/db小鼠的心脏组织进行了mRNA芯片分析，确定了约600个差异表达基因，找到15个存在miR-320结合位点的候选基因。进一步研究表明miR-320通过调节体内CD36（脂肪酸移位酶）的表达。CD36转录增强，导致脂肪酸的摄取增加，从而引起心肌脂肪毒性。抑制miR-320或CD36的表达可缓解这种效应。
5. miR-320直接激活CD36转录
siRNA介导的Ago2基因敲除阻止miR-320诱导的心肌细胞CD36上调。有趣的是，核Ago2的表达，重新恢复miR-320依赖性的CD36在成人AC16心肌细胞和原代新生大鼠心室心肌细胞（NRVCs）中的转录表达。同时观察到miR-320在细胞核中促进Ago与RNA聚合酶II结合。这些数据提供了有力的证据，证明miR-320/Ago2核参与了心肌细胞CD36的活化。
结论
首先通过基因芯片和qRT-PCR分析了miRNA在db/db小鼠上的表达，并确定miR-320是与疾病表型相关的关键miRNA，并在临床糖尿病患者衰竭心脏中同样观察到上调，确定了这一发现的临床相关性。进一步证明了miR-320在诱导糖尿病心肌病中的因果作用，表明miR-320的过度表达加剧了db/db小鼠的心脏表型，而其抑制作用改善了db/db小鼠的心脏表型，并确定CD36（脂肪酸移位酶）是miRNA的一个关键靶基因。CD36的诱导表达，导致游离脂肪酸（FFA）的摄取增加，从而引起心肌脂肪毒性。这些发现揭示了糖尿病引发的心功能不全的新机制，提出了一种基于miRNA治疗糖尿病相关心血管并发症的一种潜在治疗方法。
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