摘要
背景与目的 心力衰竭(Heartfailure,HF)在全球范围内影响着大约2,600万人，且其发病率还在上升。HF最常见的临床症状有呼吸障碍、嗜睡与下半身水肿等，往往会导致患者的运动能力与运动量下降，作为各种原因心脏病导致的心肌损伤的终末阶段，HF进程中炎症与氧化应激等伴随发生。但由于HF病因极其复杂，目前还没有针对性的特效药。因此对其进行深入的研究，探索其发生机制，发现可能起关键作用的分子，具有重要的意义。研究表明Caspase-3介导的GSDME焦亡通路在肿瘤发生发展具有重要作用，而焦亡会激活强烈的炎症反应。然而，关于GSDME在小鼠心肌损伤是否有作用目前还缺乏研究。本项目旨在研究GSDME在异丙肾上腺素诱导的小鼠心肌损伤是否具有保护作用？并探索其可能的机制。 方法 1)动物分组及模型建立 动物分组：8-10周龄的雄性C57BL/6J小鼠和GSDME敲除小鼠建立ISO诱导的心肌损伤模型。将两个品系小鼠随机分为四组：WT+Saline组(对照组)；WT+ISO组(模型组)；GSDME-/-+Saline组(KO对照组)；GSDME-/-+ISO组(KO模型组)。皮下注射异丙肾上腺素(Isoproterenol,ISO,45mg/kg·d)，每天给药两次，连续给药2周，建立心肌损伤模型；对照组皮下注射等容量的生理盐水。 2)检测指标 跑台运动检测小鼠运动能力；心动超声检测小鼠心功能；检测小鼠体重，心重，胫骨长度，评估小鼠心肌肥大情况；检测小鼠心肌损伤血清学指标CK-MB，LDH，ANP，BNP，cTnT和cTnI；苏木精-尹红染色评估小鼠心脏组织病理结构；免疫组化检测小鼠心肌组织：Caspase-3与GSDME-N表达量；α-SMA表达量；炎症标志物F4/80和IL-1β表达量；WGA染色检测小鼠心肌细胞肥大程度；β-gal染色检测小鼠心肌细胞衰老程度；WB检测小鼠心肌组织：Caspase-1,Caspase-3,Caspase-11剪切体，GSDME-N的表达量；IL-6,IL-17和IL-18的表达量；非经典NF-κB信号通路IKKα，NIK和p52的表达量；衰老相关蛋白p16，p53和p-H2A表达量；氧化应激相关蛋白NOX2，NOX4和GPX4的表达量；内质网应激相关蛋白p-PERK的表达量；RNA-seq检测小鼠组间差异基因，并富集分析差异基因相关通路。 结果 1.在ISO诱导的小鼠心肌损伤中Caspase-3剪切体表达量上调；Caspase-1,Caspase-11剪切体表达量无明显变化。在ISO诱导的小鼠心肌损伤中Caspase-3和GSDME-N双染增加，GSDME-N表达量上调。 2.GSDME敲除改善ISO处理所致小鼠跑台时间和距离的下降，抑制小鼠左室收缩末期容积、舒张末期容积、收缩末期内径和舒张末期内径的上升，减轻左室射血分数和短轴缩短率的下降。GSDME敲除减轻ISO处理导致的小鼠心脏体重比，心脏重胫骨长度比上升。GSDME敲除减轻ISO处理导致的小鼠心脏心肌裂隙产生，抑制血清心肌损伤指标CK-MB，LDH，ANP，BNP，cTnT，cTnI含量的上升。 3.GSDME敲除抑制ISO诱导的小鼠心肌细胞排列方向紊乱与心肌肌丝断裂，抑制小鼠心肌细胞肥大，抑制小鼠心脏组织中α-SMA的表达量上升，抑制小鼠心肌细胞衰老，抑制衰老指标β-gal活性，细胞周期蛋白p16，p53，p-H2A的表达量。4.GSDME敲除抑制ISO处理导致的小鼠心脏组织中F4/80，IL-1β的表达量上升，抑制促炎因子IL-6,IL-17，IL-18的表达量上升，抑制非经典NF-?B信号通路蛋白IKKα，NIK，P52的表达量上升。GSDME敲除抑制ISO处理导致的小鼠心肌组织中NOX2、NOX4的表达量上升，阻止GPX4表达量的下降。 5.GSDME敲除对ISO诱导的心肌损伤的保护作用与抑制内质网应激相关。RNA-seq检测野生型和GSDME敲除ISO给药组小鼠心肌组织基因表达谱，分析两组小鼠差异基因，发现显著富集在内质网蛋白加工通路。GSDME敲除抑制ISO处理导致的小鼠心肌组织中p-PERK的表达量上升。 结论 利用ISO诱导的C57BL/6J和GSDME敲除小鼠心肌损伤模型，结合RNA-seq分析。我们主要发现：在ISO诱导的小鼠心肌损伤组织中GSDME被激活；GSDME敲除能够减轻ISO诱导的小鼠心肌损伤，抑制心肌组织炎症与氧化应激，敲除GSDME产生的保护作用可能与抑制内质网应激相关。
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