心肌再生修复新靶点！南方医科大学南方医院团队揭示Tert促进心梗后心脏再生修复的作用机制
文章标题：Tert promotes cardiac regenerative repair after MI through alleviating ROS-induced DNA damage response in cardiomyocyte
发表期刊：Cell Death Discovery (IF 6.1)
合作客户：南方医科大学南方医院宾建平/李新忠研究团队
ADV-Tert在小鼠心肌细胞中成功过表达
研究背景
成年时期心脏有限的自我更新能力无法恢复心肌梗死、心肌炎等诱导的心肌细胞（CMs）损伤，从而导致预后不良。由于细胞周期阻滞是导致CMs丧失增殖能力的关键因素，因此通过诱导成年CMs细胞周期再进入治疗心力衰竭和心肌损伤被认为是一种可行的方法。既往研究表明，ROS增加是CMs中DNA损伤反应（DDR）的重要因素，而DDR是细胞周期阻滞的关键因素。已发现端粒酶逆转录酶（Tert）对端粒DNA具有保护作用，但是否能通过保护端粒DNA来改善ROS诱导的DNA损伤修复，促进心肌梗死后心肌再生修复尚不清楚。
研究结果
1、Tert过表达通过延长端粒减少端粒DNA损伤促进体外CM增殖
通过分析心脏发育过程中的Tert、端粒长度和端粒酶活性，发现高Tert水平的端粒保存和端粒酶活性可能与正常的心脏发育和心肌损伤愈合能力有关。将ADV-Tert转导小鼠心肌细胞实现了Tert的显著过表达，用H2O2处理后，发现Tert的上调并没有降低P7 CMs中ROS的数量，通过分析Tert对端粒和端粒酶活性的影响，证实Tert成功延长了端粒长度，提高了端粒酶活性。此外，Tert过表达显著降低了8-oxoG（端粒DNA损伤标记物）和p-ATM（DDR标记物）的水平。研究团队还利用6-Thio-dG（抑制端粒延长而不改变端粒酶活性）证实6-Thio-dG能够阻断Tert诱导的端粒DNA损伤的下调，从而确定Tert需要端粒延长才能发挥减少端粒DNA损伤的作用。进一步分析确定Tert通过依赖于端粒的稳定和延伸来促进CM增殖。
Tert过表达通过延长端粒来减少端粒DNA损伤，从而促进体外CM增殖
2、Tert通过激活CMs中的NF-κB通路，与内皮细胞中的VEGF启动子结合，促进血管生成
DNA pulldown实验结合质谱等分析，发现hnRNPA2B1是Tert的上游调节剂，促进端粒延长和CM增殖。根据以往研究表明，研究人员推测心肌Tert过表达通过激活NF-κB信号通路促进VEGF的合成和分泌，从而促进内皮细胞增殖和血管生成。在培养的CMs中进行了Tert的过表达和敲低，WB结果显示在Tert过表达的CMs中，VEGF表达上调；而CMs核蛋白中p65和NF-κB1蛋白水平随Tert敲低呈显著下降趋势；为了验证Tert对VEGF的上调依赖于NF-κB信号通路，研究人员在过表达Tert的同时抑制p65的激活，发现Tert对VEGF表达的诱导可以被p65的抑制作用抵消，表明Tert通过NF-κB途径诱导CM中VEGF的表达。ELISA检测及一系列细胞实验结果表明，在CMs中过表达Tert可增强内皮细胞的迁移、侵袭和发芽，从而促进血管生成，然而抑制NF-κB活化减弱了这一趋势。梗死心脏的免疫组化结果显示，在CMs中特异性过表达Tert显著增加了代表血管内皮细胞的CD31，而NF-κB通路抑制剂PDTC明显减弱了Tert对血管生成的促进作用。综合以上结果，Tert通过激活CM中NF-κB通路，诱导VEGF的表达和分泌来促进内皮细胞功能。进一步分析证实通过延长端粒长度，Tert介导的端粒DNA损伤修复可以阻断ATM/ Chk1/p53/p21通路，促进细胞周期再进入。
Tert激活NF-κB通路促进VEGF分泌，导致CMs血管生成增加
实验结论
本研究证实Tert过表达可以通过恢复停止的CM细胞周期和促进血管生成来促进心肌梗死后心肌再生修复，hnRNPA2B1激活的Tert阻断了ATM依赖的chk1/p53/p21通路，增强了CMs与内皮细胞之间的通讯。因此，参与CM细胞周期再进入和血管生成的Tert可能是心肌梗死后HF的一个有希望的靶点。
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