ARNT 依赖的 HIF-2α 信号通路：心肌梗死后心脏功能的 “守护者”

为探究 HIF2α 在心肌梗死后心脏微血管屏障功能的作用，研究发现 HIF2α/ARNT 轴可保护心脏功能，为心衰治疗提供新靶点。

　　

研究背景：心肌梗死背后的 “神秘面纱”

在心血管疾病的 “舞台” 上，急性心肌梗死（MI）一直是 “主角”，它在西方国家是导致死亡的首要原因。当冠状动脉内血栓形成，就像道路被堵住，心肌会陷入缺血的困境，随之而来的是缺氧、炎症和水肿。对心脏来说，哪怕是少量的间质液增加，都可能 “牵一发而动全身”，严重影响心脏功能。而血管通透性增加是水肿的 “导火索”，虽然有研究表明血管渗漏抑制剂或许能改善心脏状况，但心脏微血管通透性的调控机制却如同隐藏在迷雾中，等待着人们去探索，这也成为缺血性心脏病治疗领域的关键难题。

在细胞对缺氧的 “应对策略” 中，缺氧诱导因子（HIFs）发挥着重要作用，其中 HIF1α 和 HIF2α 是 “主力军”。HIF1α 在各种细胞中广泛存在，在缺血时能像 “保护神” 一样减少梗死面积，保护心脏细胞。相比之下，HIF2α 主要在内皮细胞中表达，它在心脏疾病中的作用十分复杂，在不同疾病场景下 “表现” 各异，在心肌梗死中的作用更是扑朔迷离。

为了揭开 HIF2α 在心肌梗死后心脏微血管屏障功能中的神秘面纱，来自美国芝加哥大学等多个研究机构的研究人员踏上了探索之旅，相关研究成果发表在《Communications Biology》上。

研究方法：探索真相的 “钥匙”

研究人员巧妙地构建了一种可诱导的、成年内皮细胞特异性 Hif2α 基因敲除小鼠模型（Hif2αAEC），这就像是给研究装上了 “导航仪”，能精准地研究 HIF2α 在内皮细胞中的作用。他们还采用了多种技术方法，如 RNA 测序，通过分析心脏组织的基因表达变化，寻找与 HIF2α 缺失相关的基因；还有蛋白质免疫印迹（Western blot）、免疫荧光染色等技术，用来检测蛋白表达水平和细胞内蛋白的定位；细胞功能实验，包括体外血管通透性实验、细胞凋亡实验和管形成实验等，从不同角度探究 HIF2α 对细胞功能的影响。

研究结果：HIF2α 缺失的 “连锁反应”

1. 内皮 Hif2α 缺失破坏内皮屏障功能：研究人员通过一系列实验发现，内皮 Hif2α 缺失的小鼠在心肌梗死后，心脏微血管通透性明显增加。给小鼠注射伊文思蓝染料后，发现ecHif2α?1?小鼠心脏的染料渗出量比对照组和假手术组多得多。体外实验也证实，ecHif2α?1?小鼠的心脏微血管内皮细胞单层的跨内皮电阻（TER）显著降低，这意味着内皮屏障功能受损。同时，紧密连接蛋白 VE - cadherin 和 Zonula occludens - 1（ZO - 1）的表达减少，细胞内的炎症因子 IL - 6 水平升高，这些都表明 Hif2α 在维持内皮完整性和调节炎症方面发挥着关键作用。
2. ecHif2α 缺失增加小鼠死亡率和心脏重塑：心肌梗死后，ecHif2α?1?小鼠的心脏功能逐渐恶化。通过超声心动图检测发现，在第 7 天，ecHif2α?1?小鼠的左心室射血分数（EF）明显下降，到第 28 天，EF、缩短分数（FS）和心输出量都显著降低。解剖小鼠心脏后发现，ecHif2α?1?小鼠的心脏明显增大，心肌纤维化程度增加，炎症细胞浸润增多，心脏纤维化相关基因 Col13a1 和 Lox3 的表达上调，心力衰竭标志物 Bnp 和 Npr3 的水平也显著升高，这些变化导致ecHif2α?1?小鼠的生存率大幅下降。
3. ecHif2α 小鼠的基因表达谱变化：对心肌梗死后 28 天的心脏组织进行 RNA 测序分析，研究人员发现ecHif2α?1?小鼠与对照组相比，有 130 个差异表达基因（DEGs）。其中 86 个基因上调，大多与增加血管通透性和促进纤维化有关；44 个基因下调，很多是促进血管屏障功能的基因。这一结果表明，Hif2α 缺失会改变心脏的基因表达，进而影响血管动态和心脏功能。
4. Hif2α 缺乏影响内皮细胞的血管生成和凋亡：在缺氧条件下，研究人员对 Hif2α 沉默的人脐静脉内皮细胞（HUVECs）进行管形成实验，发现其形成的血管网络复杂性明显降低，节点和连接减少，管的总长度也缩短，这说明 Hif2α 对维持血管生成过程至关重要。同时，在模拟心肌梗死后的低氧环境下，Hif2α 沉默的 HUVECs 早期凋亡明显增加，而在正常氧条件下，细胞健康和凋亡情况与对照组无明显差异，这表明 Hif2α 在低氧环境下对维持内皮细胞的生存起着重要作用。
5. ARNT 过表达恢复 Hif2α 缺陷内皮细胞的屏障完整性：由于 Hif2α 与 ARNT 形成异二聚体发挥作用，研究人员探究了 ARNT 过表达对 Hif2α 缺陷内皮细胞的影响。实验结果显示，在 HCMVECs 和 HUVECs 中，过表达野生型 ARNT（ARNTWT）能减少缺氧诱导的细胞凋亡，恢复 VE - cadherin 的表达水平，增强内皮细胞单层的屏障功能。而突变型 ARNT（ARNTmut）则没有这些作用，这表明 ARNT 在维持内皮屏障完整性方面具有重要作用，且这种作用与 HIF1α 无关。
6. HIF2α 通过 ARNT 调节 IL - 6 表达：研究发现，ARNT 能直接结合到 IL - 6 启动子上，抑制 IL - 6 的表达。在人心脏微血管内皮细胞（HCMVECs）中，ARNT 缺失会导致 IL - 6 等炎症因子的表达增加，而 ARNT 过表达则能逆转 HIF2α 敲低引起的 IL - 6 水平升高。通过染色质免疫沉淀（ChIP）和定量 PCR（qPCR）实验证实了 ARNT 与 IL - 6 启动子的直接结合，这揭示了 HIF2α/ARNT 轴调节炎症反应的分子机制。

研究结论与讨论：开启心脏疾病治疗的新 “大门”

这项研究明确了 HIF2α/ARNT 轴在心肌梗死后心脏微血管内皮屏障完整性中的关键调节作用。内皮特异性 Hif2α 缺乏会加剧血管通透性，破坏心脏微血管屏障功能，导致心脏重塑和功能恶化，同时还会影响血管生成和炎症反应。而 ARNT 过表达可以抑制 IL - 6 转录，减轻炎症反应，恢复内皮屏障功能，这为心肌梗死后心力衰竭的治疗提供了新的潜在靶点。

不过，目前对于 ARNT 过表达在体内的作用还需要进一步研究。虽然在小鼠实验中发现内皮细胞特异性删除 ARNT 会导致肝脏坏死、心脏出血和胚胎致死，但这也提示我们 ARNT 在不同组织中可能具有不同的功能。未来的研究可以进一步探索 HIF2α/ARNT 轴在其他病理条件下对内皮功能的影响，这将有助于我们更深入地了解其在组织对损伤和炎症反应中的作用机制，为心血管疾病的治疗开辟新的道路。