 日本关西医科大学于2023年9月11日宣布，来自心肌细胞的Wnt5a使心衰加重，另外，在心肌细胞中，Wnt5a通过转录调节因子YAP（Yes-associated protein）的活性化，参与机械刺激的接受。这项研究是由该大学内科学第二讲座盐岛一朗教授等人的研究小组进行的。研究成果刊登在《iScience》上。 Wnt是作为与受体结合的配体发挥作用的分泌蛋白。原本作为在发生阶段的形态形成和致癌中重要的分子进行了研究，但通过之后的分析，明确了其具有与干细胞的分化和各种变性疾病的病情相关等丰富多彩的作用。Wnt激活的细胞内信号是转录调节剂β-通过儿茶素的核内转移发生靶基因的转录的经典Wnt途径β-大体分为非依赖性儿茶酚的非经典Wnt途径，在循环器区域，经典Wnt途径参与心脏的发生、心肌细胞分化、心脏的肥大和重构。另一方面，非经典Wnt途径被其主要配体Wnt5a、Wnt11激活，有报道称对心脏的发生，特别是二次心脏区域的形成是重要的，但至今未明确心脏肥大和心衰等心脏疾病在病情中的作用。因此，研究小组对非经典Wnt信号途径在成体心脏的病态生理学意义进行了分析。 制作仅在心肌能诱导Wnt5a缺损的小鼠，在通常条件下缺损对心脏没有影响 为了研究由Wnt5a激活的非经典Wnt信号途径的成体在心脏中的作用，制备了心肌特异性他莫昔芬诱导的Wnt5a敲除小鼠（Wnt5aCKO小鼠），当给予抗癌药物之一他莫昔芬时，仅在心肌细胞中Wnt5a的基因表达消失。12周龄给予他莫昔芬，2周后及1年后进行心脏超声波检查，发现对照组的小鼠与Wnt5aCKO小鼠没有明显差异，在通常的饲养条件下，即使心肌细胞来源Wnt5a缺损，对心脏的形态和功能也没有影响。 横行主动脉缩窄术导致左室收缩能力下降、心肌细胞肥大、Wnt5aCKO小鼠减轻 接着，对成体小鼠进行限制主动脉弓部血流的横行主动脉缩窄术（transverse aortic constriction：TAC），对心脏施加压负荷，分析其产生的影响。对照组小鼠在TAC后2周、4周发生左室收缩能力降低和心肌细胞肥大，并且通过压负荷诱导的Nppb（B-typenatriuretic peptide:B型钠利尿肽）基因的表达亢进。另一方面，Wnt5aCKO小鼠与对照组小鼠相比，TAC2周后、4周后左室收缩能力降低、心肌细胞肥大减轻，Nppb基因表达亢进也得到抑制。即，明确了来自心肌细胞的Wnt5a使压负荷引起的心衰加重。 由于Wnt5a缺失，压负荷后对机械刺激响应的基因群不增加 为了明确心肌细胞来源Wnt5a加重心衰的机制，利用RNAseq进行了网罗性基因表达分析，在对照组小鼠中，提取了压负荷后增加而Wnt5aCKO小鼠不增加的基因群明确了响应以Nppb或Ankrd1（ankyrin repeat domain1）为代表的机械刺激的基因群在对照组小鼠的压力负荷后增加，而在Wnt5aCKO小鼠中不增加，表明Wnt5a参与了对机械刺激的细胞应答。因此，我们使用对培养心肌细胞施加伸展刺激的实验系统验证了这个假说。对大鼠的培养心肌细胞施加伸展刺激时，Nppb基因的表达亢进，击倒Wnt5a基因时，伸展刺激后的Nppb表达亢进被抑制。 上述结果认为Wnt5a对心肌细胞中的机械刺激的细胞应答是必要的，心肌来源Wnt5a通过心肌细胞的机械刺激接受促进心功能障碍的可能性。 Wnt5a控制YAP的核内转移并响应机械刺激 接着，为了明确其功能根据Wnt5a有无而变化的转印因子，进行了Upstream分析研究表明，通过敲除或击倒Wnt5a，转录因子TEAD1（TEA domain transcription factor1）的功能被抑制，包括施加压力负荷的心脏和施加伸展刺激的培养心肌细胞。由于TEAD1通过转录调控因子YAP的核内转移而被激活，因此在加入了伸展刺激的培养心肌细胞中观察YAP的细胞内定位，在control细胞中，由于伸展刺激而引起YAP的核内转移，而在Wnt5a击倒细胞中，由于伸展刺激而阻碍YAP的核内转移。另外，由伸展刺激引起的Nppb基因的表达亢进被YAP的击倒抑制，相反，由Wnt5a击倒产生的伸展刺激后的Nppb基因表达抑制，通过药理学上引起YAP的核内转移，抑制效果被解除。 上述结果认为，Wnt5a-YAP信号与心肌细胞的机械刺激接受有关。当YAP被蛋白磷酸化酶LATS1/2磷酸化时，核内转移受到阻碍，因此在伸展刺激和Wnt5a信号共存的条件下，LATS1/2的活性降低，引起YAP的核内转移，可以看到对机械刺激的细胞应答在没有Wnt5a信号进入的情况下，认为仅通过伸展刺激不会引起YAP的核内转移，对机械刺激的细胞应答减弱。 期待Wnt5a抑制治疗心衰的新方法的开发 本次研究首次明确：（1）心肌细胞来源的Wnt5a会加重压负荷引起的心衰，（2）Wnt5a-YAP信号参与心肌细胞的机械刺激接受，提示心肌来源的Wnt5a可能通过心肌细胞的机械刺激接受促进心功能障碍。研究小组说：“以本研究的成果为基础，期待开发出以Wnt5a阻碍为基础的新的心衰治疗方法。” |
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