2月21日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊PLoS Genetics在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所張雷和周斌研究組的最新合作研究成果“VGLL4 plays a critical role in heart valve development and homeostasis”。該研究揭示了Hippo信號(hào)通路成員VGLL4在心臟瓣膜發(fā)育過程中的新功能。

 

        人體的心臟有四個(gè)瓣膜，分別稱為主動(dòng)脈瓣，肺動(dòng)脈瓣，左心室的二尖瓣、右心室的三尖瓣, 心臟瓣膜一旦出現(xiàn)了病變，就會(huì)影響血流的正常流動(dòng)，從而造成心臟功能異常，最終導(dǎo)致心力衰竭而致死。心臟瓣膜疾病在世界各地均屬多發(fā)病，是人類面臨的一個(gè)重要臨床醫(yī)學(xué)問題，因此深入研究心臟瓣膜發(fā)育過程和病變機(jī)理，對(duì)臨床心臟瓣膜病的預(yù)防與治療具有重要意義。Hippo信號(hào)通路是一條經(jīng)典的調(diào)控器官發(fā)育的信號(hào)通路，在細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化及組織穩(wěn)態(tài)維持中都發(fā)揮著極其重要的作用，但其在心臟瓣膜形成和形態(tài)維持中的功能和作用機(jī)制尚未報(bào)道。

 

        VGLL4是Hippo信號(hào)通路的一個(gè)新成員，通過與YAP競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合TEADs來抑制腫瘤進(jìn)展，但其在心血管領(lǐng)域的功能尚有待闡明。研究人員首次構(gòu)建了VGLL4全身性敲除的轉(zhuǎn)基因小鼠，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)VGLL4缺失會(huì)導(dǎo)致大部分小鼠出生后死亡，偶有存活的VGLL4全身性敲除小鼠表現(xiàn)出體型偏小并伴隨嚴(yán)重的心肌肥大的特征（圖A）。進(jìn)一步心臟超聲檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn)VGLL4全敲小鼠主肺動(dòng)脈都存在心臟血液回流，組織切片以及組織化學(xué)染色發(fā)現(xiàn)該小鼠的心臟瓣膜異常增厚，這種增厚現(xiàn)象是由于瓣膜間充質(zhì)細(xì)胞過度增殖導(dǎo)致，而不是細(xì)胞外基質(zhì)的過度堆積（圖B）。研究人員進(jìn)一步構(gòu)建了VGLL4-eGFP報(bào)告基因小鼠，顯示VGLL4從胚胎期13.5天開始在小鼠主動(dòng)脈瓣、肺動(dòng)脈瓣的間充質(zhì)細(xì)胞中大量表達(dá)，并一直持續(xù)表達(dá)在成體心臟動(dòng)脈瓣膜中(圖C)。以上結(jié)果提示VGLL4在心臟瓣膜發(fā)育和出生后穩(wěn)態(tài)維持過程中具有重要功能。

 

        心臟主肺動(dòng)脈瓣間充質(zhì)細(xì)胞主要來源于心臟心內(nèi)膜和神經(jīng)嵴細(xì)胞。研究利用細(xì)胞譜系特異性表達(dá)的CRE小鼠來敲除VGLL4，發(fā)現(xiàn)只有條件性的敲除心內(nèi)膜中的VGLL4會(huì)才導(dǎo)致小鼠心臟瓣膜的異常增厚，說明VGLL4主要調(diào)節(jié)心內(nèi)膜來源的瓣膜間充質(zhì)細(xì)胞增殖（圖D-E）。研究人員進(jìn)一步在心內(nèi)膜細(xì)胞中同時(shí)敲除VGLL4和一半的YAP（全敲YAP致死），發(fā)現(xiàn)可以明顯抑制Hippo下游調(diào)控細(xì)胞增殖的靶基因表達(dá)，使得心臟以及瓣膜形態(tài)恢復(fù)正常（圖F-G）。該研究首次闡明了Hippo信號(hào)通路在發(fā)育過程中瓣膜重塑和穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)過程中的重要功能，為進(jìn)一步尋找瓣膜病變預(yù)防的新靶點(diǎn)和治療方法提供新的理論依據(jù)。

 

        生化與細(xì)胞所余薇和馬雪艷是本文的共同第一作者， 張雷、周斌以及王作云是本文的共同通訊作者。該項(xiàng)研究得到生化與細(xì)胞所動(dòng)物實(shí)驗(yàn)技術(shù)平臺(tái)、分子生物學(xué)技術(shù)平臺(tái)、細(xì)胞分析技術(shù)平臺(tái)的大力支持。同時(shí)該研究還得到國(guó)家科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)博士后基金以及中國(guó)科學(xué)院青促會(huì)項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)資助。

 

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