研究背景:心脏为了适应压力或容量超载做出的改变称为病理性心肌肥厚(简称心肌肥厚),是心力衰竭等心血管疾病发生的独立危险因素。持续性压力超负荷可以促进不良心脏重塑,常发展为心力衰竭。线粒体是心脏的动力源,其功能障碍与Unani medicine心血管疾病的发生发展有关,但其中机制尚未阐明。因此调控心肌线粒体功能可能是心肌肥厚治疗的潜在靶点。缺氧诱导基因结构域蛋白1A(HIGD1A)是一种在心脏等组织特异表达的线粒体内膜蛋白,在应激状况如缺氧或低糖表达。研究发现,HIGD1A可提高电子传递链(ETC)的效率并改善线粒体功能,从而促进细胞存活。已报道HIGD1A在高脂血症、非酒精性脂肪肝、癌症等疾病中发挥调控作用,但是否影响病理性心肌肥厚的发生发展目前还不清楚。我们前期实验采用胸主动脉缩窄术诱导小鼠心肌肥厚模型,检测发现,与对照组小鼠相比HIGD1A在TAC8周小鼠心脏组织表达下调,提示HIGD1A有可能参与心肌肥厚的调控。因此,为了探究HIGD1A是否参与调控心肌肥厚,我们拟在动物水平与细胞水平系统研究HIGD1A在心肌肥厚中的作用及可能机制,期望为防治疗心肌肥厚新靶点提供了理论依据。研究目的:1.确定HIGD1A在病理性心肌肥厚中的作用;2.阐明HIGD1A是否通过调控线粒体功能和氧化应激缓解病理性心肌肥厚。研究方法:1.动物实验部分:(1)实验分组:将6-8周龄雄性C57 BL/6小鼠作为研究对象,将其随机分为8组:假手术组(sham组),TAC 1w,2w,4w,6w,和8w组,TAC 8w+生理盐水组(TAC 8w+NS),TAC 8w+辛伐他丁组(TAC 8w+SIM)各组n=6。小鼠每日自由摄食、饮水;(2)小动物超声监测心脏功能;(3)HE、Masson染色确定心肌组织病理损伤情况;(4)ANP、β-MHC m RNA及蛋白含量测定反映心肌肥厚情况;(5)Western blot及RT-q PCR法检测HIGD1A的表达水平。2.细胞实验部分:(1)实验分组:采用血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)刺激建立H9c2心肌细胞肥大模型。实验分组如下:对照组(Control),AngⅡ诱导心肌肥大24h组(AngⅡ24h),AngⅡ诱导心肌肥LY2157299大48h组(AngⅡ48h),过表达HIGD1A组(ad HIGD1A),沉默HIGD1A组(sh HIGD1A),AngⅡ48h+过表达HIGD1A组(AngⅡ48h+ad HIGD1A)和AngⅡ48h+沉默HIGD1A组(AngⅡ48h+sh HIGD1A)。(2)测定ANP、β-MHC m RNA表达量反映心肌肥大水平;(3)RT-q PCR法检测HIGD1A的表达水平;(4)采用质粒转染过表达HIGD1A和沉默HIGD1A,探究HIGD1A对心肌细胞肥大的影响;(5)采用试剂盒检测过表达及沉默HIGD1A对活性氧及线粒体膜电位的影响。研究结果:1.HIGD1A在心肌肥厚小鼠的表达显著降低1.1与Sham组小鼠相比,TAC手术后C57BL/6J小鼠心脏质量(HW),肺部重量(LW)、心脏重量/体重比(HW/BW)、肺部重量与体重比(LW/BW)和心脏质量/胫骨长度比(HW/TL)明显增高。1.2与Sham组小鼠相比,TAC 4w后左室舒张末期直径(LVEDD)和左室收缩末期直径(LVESD)开始增加,缩短分数(FS)和射血分数(EF)开始降低。1.3 HE染色结果显示:Sham组小鼠的心肌纤维排列正常,而TAC4w、8w组的心肌纤维发生断裂,失去正常排列结构,Masson结果显示,与Sham组相比,TAC组C57BL/6J小鼠心肌纤维化加重,心肌胶原纤维显著性增加。1.4 RT-q PCR、Western blot检测心肌肥厚标志物ANP、β-MHC,结果表明,TAC4w后ANP、β-MHC显著升高。1.5 RT-q PCR、Western blot检测TAC手术后HIGD1A的表达,结果表明HIGD1A在TAC4w后显著下调(p<0.05)。2.HIGD1A在AngⅡ诱导的心肌细胞肥大中的表达2.1 RT-qPCR检测HIGD1A m RNA含量发现,AngⅡ诱导24h、48h HIGD1A表达均下降。2.2质粒构建过表达和沉默HIGD1A特异性心肌细胞。2.3通过F-actin染色检测心肌细胞表面积以及RT-q PCR检测ANP、β-MHC结果表明,过表达HIGD1A可以逆转AngⅡ诱导的心肌肥大(p<0.01)。2.4通过F-actin染色检测心肌细胞表面积以及RT-q PCR检测ANP、β-MHC结果表明,沉默HIGD1A可以逆转AngⅡ诱导的心肌肥大(p<0.01)。2.5通过JC-1、ROS试剂盒检测发现HIGD1A通过改变线粒体膜电位和ROS水平影响心肌细胞肥大水平3.HIGD1A表达上调参与辛伐他丁的抗心肌肥厚作用我们通过生物信息学和药理学分析筛选出辛伐他丁,结果表明与Sham组相比,TAC8w+SIM组HIGD1A表达升高,(p<0.01)。结论:(1)线粒体内膜蛋白HIGD1A在心肌肥厚小鼠和AngⅡ诱导的心肌肥大细胞中显著下调;(2)在心肌细胞中,过表达HIGD1A可缓解AngⅡ诱导的心肌细胞肥大,而沉默HIGD1A表达则加重AngⅡ诱导的心肌细胞肥大;(3)HIGD1A表达上调参与辛伐他丁的抗心肌肥厚作用;(4)本研究首次确定了HIGD1A在心肌肥厚过AG-221临床试验程中的作用,为通过影响线粒体功能为防治心肌肥厚及心力衰竭提供新的实验证据及分子靶点。