CDX1/LAPTM4B 轴：抵御尼古丁心肌损伤的新防线

《Scientific Reports》：CDX1 improves nicotine induced cardiac fibroblasts activation and cardiomyocyte hypertrophy by alleviating autophagic flux impairment through modulation of LAPTM4B

为探究尼古丁致心肌损伤机制，研究人员聚焦 CDX1，发现 CDX1/LAPTM4B 轴可缓解损伤，提供新治疗靶点。

　　在心血管疾病的研究领域，吸烟与心血管疾病的紧密联系早已不是秘密，其中尼古丁作为烟草中的关键有害成分，对心脏健康的影响备受关注。随着研究的深入，人们发现自噬通量（autophagic flux，细胞自噬过程中的动态变化，涵盖自噬体的形成、融合、降解及再循环等环节 ）异常在心肌重塑（心肌在病理状态下结构和功能的改变，是心力衰竭发展的关键过程）中扮演着重要角色。然而，尼古丁究竟如何影响心肌细胞自噬通量，以及背后的分子机制，仍然迷雾重重。这一知识缺口不仅限制了我们对心血管疾病发病机制的理解，也为寻找有效的治疗策略带来了阻碍。

为了揭开这些谜团，来自济南中心医院（山东大学）、山东第一医科大学附属中心医院等机构的研究人员踏上了探索之旅。他们将研究重点锁定在转录因子尾型相关同源盒 1（Caudal related homeobox 1，CDX1）上，试图弄清楚它在尼古丁诱导的心肌细胞肥大（cardiomyocyte hypertrophy，心肌细胞体积增大的一种病理状态 ）和心脏成纤维细胞（cardiac fibroblasts，CFs）活化过程中究竟发挥着怎样的作用。经过一系列深入研究，研究人员发现，CDX1/LAPTM4B 轴能够通过抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）通路的激活，缓解尼古丁诱导的自噬通量受损，进而减轻 CFs 活化和心肌细胞肥大，发挥心脏保护功能。这一发现为心肌重塑机制的研究开辟了新方向，也为心力衰竭的防治提供了潜在的新靶点，在心血管疾病研究领域具有重要意义。该研究成果发表在《Scientific Reports》杂志上。

在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们从 1 - 3 天龄的 Wistar 大鼠中提取了新生大鼠心室肌细胞（neonatal rat ventricular myocytes，NRVMs）和心脏成纤维细胞（CFs） 。采用腺病毒转染和小干扰 RNA（siRNA）转染技术，实现对细胞中 CDX1 和溶酶体相关跨膜蛋白 4B（LAPTM4B）表达的调控。通过蛋白质免疫印迹法（Western blot）和实时荧光定量聚合酶链反应（qRT - PCR），对相关蛋白和基因的表达水平进行检测。此外，还利用双荧光素酶报告基因实验，明确 CDX1 与 LAPTM4B 之间的调控关系。

研究结果主要如下：

• 尼古丁诱导心肌细胞肥大和 CFs 活化与自噬通量受损相关：研究人员用不同浓度的尼古丁刺激 CFs 和 NRVMs，发现尼古丁能浓度依赖性地增加心肌纤维化标志物（如 Col1、Col3、α - SMA 和 FN ）和心肌肥大标志物（如 ANP、BNP 和 β - MHC ）的 mRNA 水平，同时促进 CFs 向 α - SMA 阳性肌成纤维细胞分化，增强 CFs 收缩能力，增大心肌细胞表面积。此外，在尼古丁刺激下，CFs 和 NRVMs 中自噬标志物 LC3II 和自噬底物 p62 积累，表明自噬通量受损。同时，尼古丁刺激还使 CFs 和 NRVMs 中 CDX1 的 mRNA 和蛋白水平呈浓度依赖性增加，暗示 CDX1 可能参与尼古丁诱导的心肌损伤过程。
• CDX1 是尼古丁诱导的 CFs 活化和心肌细胞肥大的关键调节因子：通过转染 CDX1 siRNA 和腺病毒介导的 CDX1 过表达载体，研究人员发现，敲低 CDX1 会加剧尼古丁诱导的 CFs 活化和心肌细胞肥大，而过表达 CDX1 则能部分逆转这些效应，表明 CDX1 在尼古丁诱导的心肌损伤中起保护作用。
• CDX1 通过缓解自噬通量受损改善尼古丁诱导的 CFs 活化和心肌细胞肥大：研究发现，敲低 CDX1 会导致 CFs 和 NRVMs 中 LC3II 和 p62 积累增加，自噬通量受阻；而过表达 CDX1 则能减少尼古丁诱导的 p62 积累，促进自噬通量。用自噬抑制剂巴弗洛霉素 A1（BafA1）处理细胞后，CDX1 过表达对自噬通量和心肌损伤的保护作用消失，进一步证明 CDX1 在调节自噬通量和保护心肌方面的重要性。
• LAPTM4B 是 CDX1 的下游靶基因且受其正调控：双荧光素酶报告基因实验证实，CDX1 可促进 LAPTM4B 的转录。在尼古丁刺激下，CFs 和 NRVMs 中 LAPTM4B 的蛋白和 mRNA 水平均呈浓度依赖性增加。敲低或过表达 CDX1，会相应降低或升高 LAPTM4B 的表达水平，表明 CDX1 对 LAPTM4B 的表达具有正调控作用。
• LAPTM4B 下调加剧尼古丁诱导的自噬通量阻断及心肌损伤：敲低 LAPTM4B 会加剧尼古丁诱导的 CFs 活化、心肌细胞肥大以及自噬通量阻断，而过表达 LAPTM4B 则能减轻这些损伤，表明 LAPTM4B 在调节自噬和保护心肌方面具有重要作用。
• CDX1 通过调节 LAPTM4B 介导的自噬影响心肌细胞肥大和心脏成纤维细胞活化：同时转染 AdCDX1 和 siLAPTM4B 发现，敲低 LAPTM4B 可抵消 CDX1 过表达对尼古丁诱导的 CFs 活化和心肌细胞肥大的保护作用，使自噬通量再次受阻，进一步证明 CDX1 通过调节 LAPTM4B 介导的自噬发挥心脏保护作用。
• CDX1/LAPTM4B 通过 mTORC1 信号通路影响自噬通量：研究表明，尼古丁刺激会激活 mTORC1 信号通路，导致自噬通量受阻。而过表达 CDX1 或 LAPTM4B 能抑制 mTORC1 信号通路的激活，缓解自噬通量阻断，保护心肌细胞；敲低 CDX1 或 LAPTM4B 则会产生相反的效果，说明 CDX1/LAPTM4B 通过调节 mTORC1 信号通路影响自噬通量。

综合研究结果与讨论，该研究首次揭示了 CDX1 通过促进 LAPTM4B 转录，抑制 mTOR 信号通路，恢复尼古丁诱导的自噬通量阻断，从而逆转尼古丁诱导的 CFs 活化和心肌细胞肥大，发挥心脏保护功能。这一发现为深入理解心肌重塑的机制提供了新视角，也为心血管疾病的防治提供了潜在的新靶点。不过，该研究仅在细胞水平进行，尚未在动物模型中得到验证，未来还需要更多更深入的研究加以完善。但无论如何，这项研究成果都为心血管疾病的研究和治疗带来了新的希望和方向。