PDE1C介导同型半胱氨酸诱导的心肌细胞肥大

01 前言

血浆同型半胱氨酸（HCY）水平升高被认为是心血管疾病的独立危险因素。过量的同型半胱氨酸可诱导心肌细胞肥大、心肌纤维化、心肌细胞死亡以及心脏的细胞外基质蛋白沉积。内质网应激参与了同型半胱氨酸诱导的心肌纤维化/肥厚。然而，内质网应激在高同型半胱氨酸血症条件下如何介导心肌细胞肥厚的机制仍不清楚。

环核苷酸磷酸二酯酶(PDE)通过催化环核苷酸水解参与心肌细胞肥大过程。然而，由于缺乏有效的PDE1特异性抑制剂，PDE1在心血管疾病中的病理生理意义和机制，以及PDE1不同亚型在高HCY诱导的心肌细胞肥大中的作用尚未阐明。

本研究旨在通过特异性抑制剂和基因沉默技术阐明内质网应激和PDE1亚型在同型半胱氨酸诱导细胞肥大过程中的作用机制。

02研究方法

通过特异性性抑制剂TUDCA、Lu AF58027和基因沉默技术分别处理H9c2细胞系及新生大鼠心肌细胞。通过蛋白质印迹法检测ERs-PDE1-cAMP信号通路相关蛋白。

03研究结果

研究结果发现，抑制内质网应激可抑制同型半胱氨酸诱导的H9c2心肌细胞肥大。

图 1   内质网 (ER)应激在同型半胱氨酸(Hcy)诱导的H9c2心肌细胞肥大中的作用

（A）内质网应激相关蛋白表达水平，应用内质网应激抑制剂TUDCA可抑制内质网相关蛋白的表达；

（B）透射电镜观察H9c2心肌细胞暴露Hcy后粗面内质网扩张脱颗粒，线粒体嵴缺失，给予TUDCA可改善；

（C）免疫荧光显示存在或不存在TUDCA时， H9c2心肌细胞和Hcy处理过的细胞表面积；

（D）内质网应激抑制剂TUDCA可在mRNA水平和蛋白水平抑制同型半胱氨酸诱导的β-MHC和ANP表达上调。

心肌细胞暴露于同型半胱氨酸后，PDE1A和PDE1C表达显著上调。PDE1特异性抑制剂Lu AF58027可显著抑制同型半胱氨酸诱导的H9c2细胞肥大。

图2  PDE1在同型半胱氨酸(Hcy)诱导的H9c2心肌细胞肥大中的作用

（A）蛋白印记分析显示暴露Hcy后PDE1A和PDE1C蛋白表达上调；

（B）PDE1抑制剂Lu AF58027可抑制Hcy诱导的β-MHC和ANP的表达，同时下调PDE1A和PDE1C蛋白表达；

（C）免疫荧光显示在PDE1抑制剂Lu AF58027存在或不存在时， H9c2心肌细胞和Hcy处理过的细胞表面积。

选择性敲除PDE1A、PDE1C亚型发现，PDE1C敲除后可显著抑制了同型半胱氨酸诱导的细胞表面积增加，而PDE1A的敲除对同型半胱氨酸诱导的细胞大小增加影响不大。

图3 沉默PDE1A和PDE1C亚型对同型半胱氨酸(Hcy)诱导的H9c2心肌细胞肥大的影响

（A）靶基因敲除效率和特异性检验；

（B）选择性敲除H9c2心肌细胞PDE1C亚型，可显著抑制Hcy诱导的细胞表面积增加；

（C）敲除PDE1C可抑制Hcy诱导的H9c2细胞肥大标志物β-MHC和ANP表达，而PDE1A敲除仅降低β-MHC水平。

内质网应激激活PDE1C通过cAMP介导H9c2心肌细胞同型半胱氨酸诱导的肥大。内质网应激抑制剂TUDCA和PDE1抑制剂Lu AF58027均能抑制同型半胱氨酸诱导的细胞增大，恢复cAMP水平。

图4 同型半胱氨酸(Hcy)诱导的原代新生大鼠心肌细胞肥大中内质网应激与PDE1C的关系

（A）内质网应激抑制剂TUDCA和PDE1抑制剂Lu AF58027抑制同型半胱氨酸诱导的细胞增大及β-MHC和ANP的表达；

（B）TUDCA和Lu AF58027均能抑制同型半胱氨酸诱导的PDE1C表达；

（C）TUDCA和Lu AF58027均能增加细胞内cAMP含量。

04小结

本研究在细胞水平阐明了内质网应激对PDE1及其下游信号分子cAMP的调控作用。内质网应激通过上调PDE1C表达介导同型半胱氨酸诱导的心肌细胞肥大。在同型半胱氨酸诱导的细胞肥大中，环核苷酸尤其是cAMP是ERs-PDE1C信号通路的下游介质。

【参考   文献】    

Sun W, Zhou Y, Xue H, Hou H, He G, Yang Q. Endoplasmic reticulum stress mediates homocysteine-induced hypertrophy of cardiac cells through activation of cyclic nucleotide phosphodiesterase 1C. Acta Biochim Biophys Sin (Shanghai). 2022;54(3):388-399. doi:10.3724/abbs.2022009.

内容整理：德赛诊断市场部

图文排版：三度医学 Wally

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