Circulation|华中科技大学附属同济医院汪道文/李华萍/陈琛教授团队发现糖尿病心肌病治疗新靶点-自主发布-资讯-生物在线

Circulation|华中科技大学附属同济医院汪道文/李华萍/陈琛教授团队发现糖尿病心肌病治疗新靶点

作者:山东维真生物科技有限公司 2024-03-11T00:00 (访问量:26302)

2023年12月,华中科技大学附属同济医院心血管内科汪道文、李华萍和陈琛教授团队在Circulation(IF 37.8)上在线发表题为“Ago2 protects against diabetic cardiomyopathy via activating mitochondrial gene translation”的论文,本研究发现SIRT3-Ago2-CYTB轴将糖毒性与心脏电子传递链失衡联系起来,为开发糖尿病心肌病的线粒体靶向疗法提供了新的机制见解和基础。

维真助力

基因信息

Argonaute2(Ago2),miRNA机制的核心成员

病毒产品

AAV9-cTNT-NLS-Ago2

AAV9-cTNT-NES-Ago2

AAV9-cTNT-COX8-Ago2

AAV9-cTNT-shRNA-Ago2

实验动物

糖尿病小鼠

注射方式

尾静脉注射

注射量

100 µL,5 × 1011 vg

 

研究结果
01 糖尿病条件下心肌细胞线粒体Ago2下调
为确定糖尿病性心肌病的因果事件,作者选择4周龄的链脲佐菌素治疗小鼠和8周龄的db/db小鼠以评估Ago2亚细胞定位。通过分离沉降小鼠心脏的细胞浆、细胞核和线粒体组分,发现在1型糖尿病小鼠中,心脏Ago2在细胞核和线粒体中减少,然而,胞质定位的Ago2不变;2型糖尿病小鼠线粒体中Ago2的定位降低,而其他亚细胞部分的表达不变。利用免疫荧光技术发现在2种糖尿病小鼠心脏分离的肌细胞中,Ago2与HSP60(线粒体标记物)的共定位减少。由于Ago2的细胞质形式在1型和2型糖尿病小鼠中都没有改变,因此在这些糖尿病模型中,Ago2在线粒体中的定位减少可能是由于细胞质向线粒体的易位受损导致。
图1.糖尿病心肌细胞线粒体中Ago2下调

 

02 Ago2对糖尿病小鼠心功能障碍具有保护作用

为研究Ago2在糖尿病引起的心功能障碍中的功能相关性,作者设计了表达核、胞质和线粒体形式的Ago2的AAV9-cTnT载体,并在小鼠体内进行了功能获得和功能丧失实验。结果发现线粒体形式的Ago2过表达保护了链脲佐菌素治疗小鼠的心功能障碍,并减轻了心脏肥厚;与此形成鲜明对比的是,无论是胞质形式还是核形式的Ago2都没有显示出任何可检测到的影响。Ago2敲低不影响心功能,可能由于链脲佐菌素处理的小鼠线粒体Ago2已经受损,进一步降低Ago2水平可能没有影响心脏,或Ago2敲除减少核和细胞质Ago2,这可能干扰线粒体介导的作用,类似的结果在2型db/db糖尿病模型中也得到了验证。在正常对照小鼠中,Ago2过表达对心功能和心肌肥厚没有显著影响,表明Ago2仅在应激条件下才对心脏进行调节。

图2. 线粒体Ago2对糖尿病小鼠心功能障碍的保护作用

 

03 Ago2增强线粒体基因表达,抑制ROS产生

考虑到只有线粒体Ago2过表达才能改善糖尿病小鼠的心肌功能,作者首先对链脲霉素处理小鼠的心脏进行了质谱(MS)分析,以特异性评估线粒体基因编码蛋白,结果发现电子传递链复合物(ETC)中的线粒体基因表达失衡。在线粒体Ago2过表达条件下,链脲霉素处理小鼠心脏中ETC III的CYTB显著升高,而CO2和ATP6相对不变。由于CYTB的减少直接促进了ROS的产生,测量糖尿病小鼠的ROS水平,发现线粒体Ago2的过表达降低了链脲霉素诱导的ROS激活;同样的,在db/db 2型糖尿病小鼠心脏中,线粒体Ago2处理恢复了CYTB表达并降低了ROS水平。进一步研究发现线粒体Ago2对ROS的调节主要依赖于ETC III的电子转移。

图3.线粒体Ago2增强线粒体基因表达,抑制ROS的产生

 

04 线粒体miRNA参与Ago2损失介导的ETC失衡

作者进一步研究发现线粒体Ago2通过募集TUFM增强线粒体基因翻译,对小鼠线粒体miRNA进行测序分析,利用生信软件分析可能特异性靶向mt-CYTB转录物或其他mt-RNA的潜在miRNA,研究发现Ago2-miRNA机制的miRNA提供了碱基配对信息,Ago2招募TUFM促进mt-mRNA的翻译。Ago2的减少和miRNA的失调可能共同导致了线粒体ETC亚基的重塑,其中mt-CYTB的特异性减少似乎直接导致了糖尿病心脏中mt-ROS的产生增加。最后,作者揭示了糖尿病时AGO2丙二酰化减少其线粒体转位。

图4.线粒体Ago2在线粒体miRNA的参与下通过募集TUFM增强线粒体基因翻译

 

结论

本研究发现亚细胞Ago2在小鼠和糖尿病患者的衰竭心脏中被重排,糖尿病诱导Ago2丙二酰化,直接损害Ago2向线粒体的易位,导致线粒体翻译抑制、ETC复合物失衡和氧化应激。重组腺相关病毒(rAAV)传递的具有特定线粒体定位信号(而非核或胞质信号)的Ago2能够挽救糖尿病小鼠心功能障碍,揭示了糖尿病心肌病的潜在治疗方法。

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