利用條件基因剔除技術(shù)研究Smad4基因在心臟發(fā)育與疾病中的功能.pdf

1、轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)超家族分子在調(diào)節(jié)細胞增殖、譜系分化、遷移、黏附和凋亡過程中具有重要作用。Smad4分子是TGF-β超家族分子信號通路的中心介導(dǎo)者。為了進一步深入研究TGF-β超家族分子在心臟發(fā)生發(fā)育和疾病過程中的功能，我們利用Cre-loxP系統(tǒng)研制了心肌細胞特異性Smad4基因剔除小鼠。 我們建立了在心臟組織中特異性表達Cre重組酶的轉(zhuǎn)基因小鼠(α-MHC-Cre)。對Cre重組酶在轉(zhuǎn)基因小鼠中的組織分布及其在體

2、內(nèi)介導(dǎo)基因重組作用進行了研究，發(fā)現(xiàn)該轉(zhuǎn)基因小鼠只在心肌細胞中特異性表達Cre重組酶，并在體內(nèi)成功地介導(dǎo)心肌細胞基因組上LoxP位點間的重組，可作為在心肌細胞進行基因剔除的工具小鼠。 將心肌細胞特異性Cre轉(zhuǎn)基因小鼠與Smad4條件基因打靶小鼠雜交，獲得了心肌細胞特異性Smad4基因剔除小鼠。Smad4基因剔除小鼠無胚胎致死性，大約70％的基因剔除小鼠在5-12月齡死亡。Smad4基因剔除小鼠在1月齡開始出現(xiàn)心肌肥厚，其心臟與體重

3、(HW/BW)、心臟與脛骨長度(HW/TL)的比值較對照小鼠明顯升高，MHCβ，ANF,BNP等心肌肥厚的標志性分子在突變小鼠心肌中的表達水平也顯著上調(diào)。組織學(xué)分析以及分離成年小鼠心肌細胞測量結(jié)果顯示Smad4基因剔除小鼠的心肌細胞尺寸明顯增加。Smad4基因剔除小鼠心臟隨年齡增長可出現(xiàn)明顯纖維化，電鏡檢測結(jié)果顯示心肌線粒體的損傷和心肌纖維Z帶排列紊亂等病理改變。利用M型超聲和頸動脈插管檢測了小鼠的心臟功能和血流動力學(xué)變化，發(fā)現(xiàn)Smad

4、4基因突變導(dǎo)致小鼠心臟收縮功能受損。為了研究心肌肥厚形成的分子機制，我們還檢測了突變小鼠心臟中MAPK和PI3K等心肌肥厚相關(guān)信號通路中重要分子的表達，發(fā)現(xiàn)MEK1-ERK1/2通路被激活可能是導(dǎo)致Smad4突變小鼠心肌肥厚的原因之一。 我們的實驗結(jié)果首次提供體內(nèi)的遺傳學(xué)證據(jù)證明Smad4分子在心室重塑過程中的重要作用。首次提出心肌細胞對TGF-β分子反應(yīng)性的改變可能是引起心肌肥厚的一種機制。心肌細胞特異性Smad4基因剔除小鼠