心血管疾病是最為致命的疾病之一，每年奪走數(shù)以千萬計人的生命。作為死亡率最高的心血管疾病之一，急性心肌梗死使病人的心肌組織大量損傷及壞死，正常心肌被瘢痕組織取代，導(dǎo)致心臟收縮與舒張功能不足，最終誘發(fā)心力衰竭。心肌梗死發(fā)生后的心臟修復(fù)是一個由多種細胞參與的復(fù)雜過程，包括炎癥反應(yīng)期和增殖修復(fù)期。在炎癥反應(yīng)期，大量免疫細胞被招募、浸潤到損傷區(qū)域，清除壞死的細胞和組織碎片；隨后炎癥反應(yīng)開始消退，進入增殖修復(fù)期，此時纖維化瘢痕形成并伴隨血管新生。但炎癥反應(yīng)與免疫細胞對心肌組織同樣具有殺傷作用。因此，適當(dāng)水平的炎癥反應(yīng)，以及炎癥反應(yīng)及時消退并轉(zhuǎn)換至增殖修復(fù)期，對于心肌損傷修復(fù)至關(guān)重要。

北京大學(xué)未來技術(shù)學(xué)院熊敬維課題組在Nature Communications雜志2022年11月5日在線發(fā)表了題為“Dusp6 deficiency attenuates neutrophil-mediated cardiac damage in acute inflammatory phase of myocardial infarction”的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)了Dusp6基因缺失可通過降低中性粒細胞在心梗發(fā)生后的炎癥反應(yīng)期對心肌的殺傷作用，改善大鼠及小鼠心梗后的心臟修復(fù)。該研究為治療心肌梗死提供了潛在藥物靶點，并提出了調(diào)控中性粒細胞的功能對心梗損傷修復(fù)的重要性。
 

該課題組在前期對斑馬魚心臟再生機制的研究中發(fā)現(xiàn)，雙特異性磷酸酶6（Dual-specificity phosphatase 6, Dusp6）是斑馬魚心臟再生的抑制因子[1]。在本項研究中，構(gòu)建了Dusp6基因敲除(Dusp6^-/-)大鼠模型，以及中性粒細胞特異性缺失Dusp6基因的小鼠模型（Dusp6^Mrp8-KO），發(fā)現(xiàn)Dusp6^-/-大鼠與Dusp6^Mrp8-KO小鼠在心梗4周后具有更好的心臟功能及更小的纖維化瘢痕面積，表明Dusp6敲除對心臟修復(fù)的改善功能在物種間具有高度保守性。進一步實驗表明，Dusp6^-/-大鼠心臟功能的改善，得益于炎癥反應(yīng)期心肌損傷減小。同時，研究人員發(fā)現(xiàn)大鼠Dusp6高表達于心梗區(qū)的中性粒細胞，這也與人類DUSP6的蛋白表達譜高度一致（https://www.proteinatlas.org/ENSG00000139318-DUSP6）。

隨后，研究人員構(gòu)建了中性粒細胞特異性缺失Dusp6基因的小鼠模型（Dusp6^Mrp8-KO），發(fā)現(xiàn)Dusp6^Mrp8-KO小鼠具有與Dusp6^-/-大鼠一致的表型，即在炎癥反應(yīng)期梗死面積減小，心梗4周后心臟功能明顯改善，疤痕面積顯著減小。這一發(fā)現(xiàn)與此前報道的Dusp6缺失小鼠心肌細胞增多導(dǎo)致心梗后心臟功能代償性改善的結(jié)論不同[2]，這個工作支持Dusp6基因缺失對心臟修復(fù)的改善是通過中性粒細胞實現(xiàn)的。

研究者進一步探究了細胞和分子機制，發(fā)現(xiàn)Dusp6缺失的中性粒細胞脫顆粒和釋放超氧（ROS）的能力降低，從而減輕了對心肌細胞的殺傷。作為MAPK家族蛋白ERK1/2的特異性磷酸酶，DUSP6在中性粒細胞中的缺失可導(dǎo)致磷酸化ERK（pERK）基礎(chǔ)水平提高，進而抑制p38 MAPK活性及p38介導(dǎo)的脫顆粒及超氧釋放。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，p38可以誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子C/EBPβ結(jié)合在Dusp6基因的啟動子區(qū)域激活其轉(zhuǎn)錄表達，從而維持中性粒細胞的殺傷活性。
 

圖1 工作原理圖

該研究利用多方面證據(jù)支持Dusp6缺失通過降低中性粒細胞的細胞殺傷性，從而減輕了心梗后心肌組織的損傷，進而改善心臟修復(fù)。這一發(fā)現(xiàn)為治療人類心肌梗死及其它中性粒細胞相關(guān)疾病提供了新的潛在靶點。

北京大學(xué)未來技術(shù)學(xué)院分子醫(yī)學(xué)研究所博士研究生周小海（已經(jīng)畢業(yè)），張晨陽和武雪瑩（已經(jīng)畢業(yè)）為文章共同第一作者，北京大學(xué)熊敬維教授和朱小君副研究員為共同通訊作者。本工作也得到北京大學(xué)肖瑞平教授、蔣爭凡教授、張巖教授、胡新立研究員等的指導(dǎo)和合作。

 

參考文獻：

1. Han, P., Zhou, XH., Chang, N. et al. Hydrogen peroxide primes heart regeneration with a derepression mechanism. Cell Res 24, 1091–1107 (2014).

2. Maillet M, Purcell NH, Sargent MA, York AJ, Bueno OF, Molkentin JD. DUSP6 (MKP3) null mice show enhanced ERK1/2 phosphorylation at baseline and increased myocyte proliferation in the heart affecting disease susceptibility. J Biol Chem. 2008 Nov 7;283(45):31246-55.