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近日，元莘生物合作客户大连医科大学第一附属医院心血管病研究所谢云鹏和杨晓蕾课题组在影响因子为6.7分的期刊Phytomedicine上在线发表了题为“Cardamonin intervenes in myocardial hypertrophy progression by regulating Usp18”的研究成果。本研究通过构建组织特异性敲除模型、过表达模型和组学研究证实了Usp18下调会干扰CAR对心肌重构的保护作用。该研究中转录组测序服务由元莘生物提供。

研究背景

心肌肥厚是一种慢性心脏疾病，常因心脏长期承受压力或容量负荷而发生。盐酸心得安已被用于高血压、嗜铬细胞瘤、心肌梗死、心律失常、心绞痛、肥厚性心肌病的研究。目前对这种疾病的治疗有副作用，如心律失常和心肌细胞死亡，因此需要更安全、更有效的替代方法。近年来，天然产物以其低毒、高效的特点在药物开发中受到广泛关注。小豆蔻素是一种从中草药中提取的化合物，已显示出抑制氧化应激和炎症的潜力，这对心血管健康有益。然而，对心肌肥厚和心脏重构的影响仍未被深入探究。

研究方法

采用主动脉弓缩窄(TAC)模型模拟心肌肥大的病理情况。小鼠被给予不同剂量的CAR(10和40 mg kg-1/d)，并使用超声心动图、qPCR、Masson染色、DHE染色、免疫荧光和免疫组织化学等技术评估心功能。盐酸心得安用作观察CAR抗心肌肥厚作用的阳性对照。

研究内容

1. 小豆蔻素抑制tac诱导的小鼠心肌肥大和氧化应激水平

研究通过TAC手术建立了小鼠心肌肥大模型。在TAC手术前一周，向小鼠腹腔注射CAR。首先，发现TAC组小鼠的射血分数（EF%）、心脏重量/胫骨长度(HW/TL)和心脏重量/体重（HW/BW）显著增加，CAR (40 mg kg-1/天)处理后显著降低(图1C-E)。然后，观察到TAC组小鼠心衰指标Bnp mRNA表达显著增加，而CAR (40 mg kg-1/天)处理后Bnp mRNA表达显著降低(图1F)。WGA染色、DHE染色和qPCR结果显示，TAC组小鼠心肌细胞肥大程度和氧化应激水平明显高于对照组，而CAR (40 mg kg-1/天)治疗后心肌细胞明显减少、氧化应激显著降低(图1G, H)。Western Blot结果也表现出一致性，TAC组p-ERK 1/2和p-AKT表达显著升高;CAR治疗后，这些水平显著下降(图11)。低浓度CAR (10 mg kg-1/天)对tac诱导的心脏重构影响极小(图1A-J)。同时，阳性对照药物盐酸心得安对TAC诱导的小鼠EF%升高、心肌肥厚和心脏氧化应激有抑制作用(图1C-K)。盐酸心得安(PRO)的效果与CAR相似(图1C-K)。因此，我们可以得出结论，CAR具有抑制TAC诱导的心功能障碍的能力。

图1 小豆蔻素抑制tac诱导的小鼠心肌肥大和氧化应激水平

2.Usp18可能通过CAR抑制心肌肥厚

至此，研究已用TAC小鼠心肌肥大模型证明了CAR可以抑制小鼠心肌肥大;然而，具体机制尚不清楚。因此，我们的目的是通过转录组分析来确定CAR的作用机制。以p < 0.05和|logFC|>2为筛选标准，8个基因在TAC组中表达下调，而在TAC+CAR组中表达上调，3个基因在TAC组中表达上调，而在TAC+CAR组中表达下调(图3A)。进一步分析表明，Usp18可能具有显著的功能(图3B;C)。PCA分析显示SHAM、TAC和TAC+CAR组之间有明显的分离(图3D)。研究使用qPCR进一步验证了这一结果，发现Usp18在TAC组中显著下调，而在TAC+CAR组中显著上调(图3E)。

图2 Usp18可能通过CAR抑制心肌肥厚

3.敲除Usp18可抑制CAR的抗心肌肥厚作用

基于转录组数据分析，我们发现Usp18可能在CAR抑制心肌肥厚中起作用，并构建了Usp18敲除小鼠模型。通过qPCR验证敲除效率后，我们利用TAC模型评估了Usp18对心肌肥厚的影响。同样地，研究检测了心脏重量指数、心脏功能、心肌细胞肥大和氧化应激等指标。结果显示，CAR抑制心肌肥厚的功效被Usp18的缺失所逆转，Usp18和CAR的联合缺失再次升高了HW/TL和HW/BW比值、EF%、心肌肥大水平和氧化应激水平。

综上所述，Usp18的心肌特异性敲除在CAR介导的心肌肥厚抑制中起到了关键作用，这为心肌肥厚的分子机制研究提供了新的视角。

图3 敲除Usp18可抑制CAR的抗心肌肥厚作用

研究结论

本研究以心得安为阳性对照，首次深入探讨了小豆蔻素对心肌肥厚和心脏重构的浓度依赖性作用。CAR是一种新的治疗心血管疾病的候选药物。研究为评估新药的临床应用潜力提供了依据，并深入探讨了其作用机制，特别是与Usp18的相互作用。了解这些机制有助于制定更有针对性的治疗方法。

图4 CAR通过Usp18抑制tac诱导心肌重构发生的机制示意图