不止于抗衰！杭州师范大学附属医院焦其彬团队发现TERT蛋白在压力超负荷心脏重构中意外“救场”

文章标题：Non-telomeric function deficiency of TERT enhances pressure overload-induced mouse cardiac remodeling by activation of CNBP-mediated THBS3/ITGB1 pathway

发表期刊：Acta Pharmacologica Sinica （IF 8.4）

合作客户：杭州师范大学附属医院焦其彬团队

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研究背景

心力衰竭(HF)是冠心病、扩张型心肌病、高血压等多种心血管疾病的终末期病理进展，高血压是心力衰竭的重要危险因素。近期研究表明，端粒酶逆转录酶（TERT）在基因转录调控、信号转导、肿瘤发生、血管发育和线粒体DNA保护等方面具有重要的新生物学功能，不依赖于端粒长度的维持，但目前尚无研究系统探讨TERT的非端粒功能在压力过载诱导的心脏重塑中的作用，本研究旨在揭示TERT是否通过CNBP调控THBS3/ITGB1信号通路进而影响心脏重塑。

研究结果

1、TERT缺失加剧压力超负荷引起的心脏功能障碍、心脏肥大以及纤维化

研究人员发现TERT在TAC诱导的心脏重塑和PE刺激的心肌细胞肥大中发挥着重要作用，在病理重塑过程中，心肌细胞是心脏中Tert 转录上调的主要来源。为进一步探讨TERT非端粒功能对压力超负荷所致心脏重构的影响，在具有相似相对端粒长度的G1 Tert^+/+和 TERT^–/–小鼠上进行TAC手术，发现Tert缺乏加重了TAC诱导的心脏功能障碍，并降低心肌收缩力和舒张功能。与TERT^+/+小鼠相比，TAC后TERT^–/–小鼠的存活率显著降低；在TAC手术后8周，TERT^–/–小鼠表现出更明显的心脏肥大， 心肌细胞横截面积、肥厚相关基因（Anp、Bnp、Myh7）表达均显著增加。Masson三色染色发现TAC诱导 TERT^+/+小鼠胶原纤维沉积、间质与血管周纤维化面积显著增加，TERT^–/–小鼠纤维化程度进一步加剧，心脏纤维化相关基因（Col1a1、Col3a1、Ctgf）与蛋白（COL1A1、COL3A1、TGF-β、CTGF、FN）表达显著升高，表明TERT缺乏加剧了TAC诱导的心肌和血管周围纤维化。

图1. TERT缺乏会恶化TAC引起的心功能障碍

2、THBS3/ITGB1是TERT调控压力负荷性心脏重构的关键靶点

转录组学和蛋白质分析组学分析表明ECM-受体相互作用是压力过载诱导的心脏重塑过程中受TERT调节的核心下游信号通路，接下来，探究了TERT在压力超负荷诱导的心脏重塑过程中调节ECM-受体相互作用途径的主要靶标，DEG分析表明只有Thbs3在ECM-受体相互作用途径中表现出共同上调的DEG和DEP，生物信息学预测ITGB1是唯一与THBS3相互作用的整合素β受体亚基。免疫印迹结果显示，TAC后，TERT^–/–小鼠心脏中THBS3和ITGB1的表达水平显著高于TERT^+/+小鼠心脏，而TERT^+/+和TERT^–/–假手术组之间没有观察到显著差异。以上结果表明，TERT缺乏通过激活THBS3/ITGB1信号通路加剧了压力超负荷诱导的心脏重塑，并进一步在体外实验验证了该结果。

图2. TERT通过调节THBS3/ITGB1通路参与血流动力学超负荷或PE诱导的心肌肥厚或纤维化

3、CNBP通过抑制THBS3和ITGB1介导TERT来减轻PE刺激的心肌细胞肥大和纤维化

研究人员进一步探究了TERT如何调控THBS3/ITGB，免疫共沉淀和质谱分析显示，TERT与CNBP存在内源性和外源性相互作用，TERT在翻译后或功能水平上负向调节CNBP，进而影响其mRNA表达。在NRVMs中敲低CNBP的表达，发现CNBP基因敲低可显著降低PE刺激后心肌细胞体积的增加，下调心肌肥大标志物(ANP、BNP)和纤维化标志物(CTGF)的基因表达。PE处理后CNBP敲低也抑制了Thbs3和Itgb1的mRNA水平，并且抑制CNBP、THBS3、ITGB1和纤维化标志物（CTGF、TGF-β）的蛋白表达水平，表明CNBP 的缺乏通过阻断THBS3-ITGB1信号通路来减轻PE诱导的心肌细胞肥大和纤维化。机制研究表明CNBP直接结合Thbs3启动子激活其转录，沉默Thbs3和Itgb1可减轻PE引起的心肌细胞肥大和纤维化。使用腺病毒在NRVMs与过表达TERT和CNBP，TERT过表达显著降低了PE诱导的肥厚和纤维化表型，并阻断了THBS3-ITGB1信号通路，而TERT的这些心脏保护作用被PE刺激的NRVM中CNBP的共过表达所消除。以上证明了TERT通过CNBP 介导的THBS3/ITGB1信号通路发挥其有益作用。

图3. CNBP 过表达通过体外调节THBS3-ITGB1通路消除TERT介导的抗肥厚和纤维化作用

研究结论

本研究表明TERT的非端粒功能通过与CNBP相互作用抑制THBS3/ITGB1信号传导，对于调节压力超负荷诱导的心脏肥大和纤维化至关重要。本研究可能为血流动力学超负荷引起的心力衰竭患者提供有希望的治疗靶点。