心力衰竭是一種臨床綜合征，預后較差，會因長期持續的血流動力學超負荷、心肌損傷或基因突變而發生。前人研究發現炎性細胞分泌的髓源性生長因子（MYDGF）能夠促進組織修復，減輕壓力超負荷引起的肥大和功能障礙。由此推測炎癥在心力衰竭的發病過程中可能起到重要作用，但其中的機制了解有限。
2021年8月德國漢諾威醫學院Mortimer Korf-Klingebiel在Circulation（IF 29.69）雜志上發表題為 “Myeloid-Derived Growth Factor Protects Against Pressure Overload-Induced Heart Failure by Preserving Sarco/Endoplasmic Reticulum Ca2+-ATPase Expression in Cardiomyocytes”的研究成果，利用單細胞測序，蛋白組學和磷酸化蛋白組學技術研究髓源性生長因子（MYDGF）保護壓力超負荷性心力衰竭的分子機制，在炎癥細胞和心肌細胞之間建立了一種基于MYDGF的適應性串擾，為預防壓力超負荷引起的心力衰竭提供了新的思路。
? 【研究材料】 小鼠心肌、炎癥細胞、血漿和人血漿 【技術方法】 單細胞測序，蛋白組學，磷酸化蛋白組學 【實驗步驟】 ◆ 研究結果 1. MYDGF在壓力超負荷的左心室中表達 為探索MYDGF是否在壓力超負荷的左心室中表達及其細胞來源，研究人員檢測了主動脈弓縮窄（TAC）模型鼠和假手術鼠中MYDGF的含量，發現MYDGF在模型鼠的心肌、單核細胞、巨噬細胞、中性粒細胞和血漿中高表達，而在T細胞、B細胞和成纖維細胞中低表達，單細胞RNA-seq和免疫熒光也證實單核細胞和巨噬細胞是MYDGF表達的主要免疫細胞類型；主動脈狹窄患者血漿中的MYDGF含量高于健康個體，治療后患者MYDGF濃度下降至健康人水平。因此推測MYDGF的表達與壓力超負荷的心力衰竭有關。 圖1 壓力超負荷時的MYDGF表達 ? 2. 炎癥細胞衍生MYDGF限制壓力超負荷時的心臟重構 為了探討壓力超負荷過程中MYDGF的功能，研究人員將MYDGF 敲除（KO）小鼠和野生型（WT）鼠進行TAC手術，發現KO小鼠的左心室肥厚明顯且心肌細胞尺寸增大，血管生成反應損害增強，間質纖維化更嚴重，以及左室擴張和收縮功能障礙。進一步將MYDGF敲除的骨髓細胞移植到WT小鼠，經多西環素治療后小鼠的血漿和左心室的MYDGF表達水平更高，且左心室肥厚癥狀較輕，心肌細胞較小，毛細血管密度稍高，左室擴張較小和收縮功能更好。上述結果表明，炎癥細胞源性MYDGF可以限制慢性壓力超負荷期間的心臟不適應性肥大和重塑。 圖2 骨髓衍生的MYDGF限制左心室重塑 ? 3. 蛋白組+磷酸化蛋白質組分析發現PIM1為心肌細胞MYDGF的信號靶點 為了確定MYDGF激活的信號受體，研究人員對有無MYDGF存在的情況下ET1刺激的心肌細胞（NRCM）進行蛋白組和磷酸化蛋白質組分析，PCA分析顯示不同處理組間蛋白磷酸化水平差異明顯。比較發現MYDGF逆轉了ET1誘導的許多磷酸化蛋白質的變化，激酶-底物相互作用和富集分析發現MYDGF增加心肌細胞中PIM1的表達和激酶活性。MYDGF的抗高血壓作用被PIM激酶抑制劑SMI4a23和PIM1干擾下調削弱，表明MYDGF是通過PIM1發揮調控功能。 圖3 磷酸化蛋白質組分析確定PIM1是MYDGF的信號靶點 ? 4. 小鼠MYDGF敲除導致的鈣循環和肌節功能受損可通過SERCA2a基因過表達恢復 心臟衰竭過程中經常出現Ca2+ 循環異常，SERCA2a的活性變化與Ca2+ 循環密切相關。通過在細胞和小鼠中敲除和過表達PIM1，證實了PIM1是SERCA2a的調控因子。作者通過構建MYDGF敲除小鼠模型發現MYDGF調控壓力超負荷小鼠心臟中PIM1和SERCA2a的表達；在MYDGF敲除小鼠中過表達SERCA2a可以改善小鼠的左心室擴張和收縮功能障礙。上述結果表明MYDGF通過PIM1增強SERCA2a的表達，發揮保護心力衰竭的作用。 圖4 MYDGF通過PIM1增強SERCA2a的表達 ? 5. MYDGF蛋白可作為心力衰竭的治療靶點 為探討MYDGF在壓力超負荷時的治療潛力，作者用重組MYDGF蛋白對TAC手術的模型鼠進行治療，治療后小鼠SERCA2a蛋白表達升高，左室擴張和收縮功能障礙減輕，抗重構作用與心肌肥厚反應減弱。上述結果表明MYDGF蛋白可以作為壓力超負荷誘導的心力衰竭的治療靶點。 圖5 MYDGF蛋白治療 ◆ 小結 本研究構建了MYDGF基因編輯細胞和小鼠模型，發現MYDGF具有保護壓力超負荷誘導的心力衰竭的功能，通過蛋白組學和磷酸化蛋白組學技術檢測MYDGF調控的下游的蛋白表達情況和磷酸化修飾位點變化情況，確定PIM1激酶為心肌細胞MYDGF的信號靶點，最后又通過基因功能研究闡述MYDGF在心力衰竭發病機制中的調控機理，為心力衰竭的預防治療提供了新的思路。 ? 中科優品推薦 中科新生命提供蛋白質組+磷酸化蛋白質組多組學檢測及聯合分析服務，更有多種技術方法（4D labelfree、TMT、DIA）任您選擇，從多維度剖析調控機制，深度挖掘激酶與底物磷酸化的調控關系，為您提供最完整、最可靠的服務！
