心力衰竭组织中circIGF1R的鉴定及其环状构象验证
通过对心力衰竭(HF)患者左心室组织进行RNA测序,发现86,406个circRNA转录本中,circIGF1R(hsa_circ_0005035)显著上调。采用反向引物PCR扩增验证其环状结构,琼脂糖凝胶电泳和桑格测序确认了其封闭环状结构。通过RNase R消化实验和放线菌素D处理发现,circIGF1R比线性mRNA(如IGF1R)具有更强的稳定性,半衰期更长。
circIGF1R在HF相关心脏成纤维细胞中高度保守且低表达
circIGF1R来源于IGF1R基因第二外显子,在人、猪、小鼠和大鼠等物种中保守性超过89%。在小鼠主动脉缩窄(TAC)模型中,circIgf1r在心脏整体组织表达上调,但在分离的心脏成纤维细胞中表达显著降低。荧光原位杂交(RNA-FISH)结合α-SMA染色显示,circIGF1R在成纤维细胞胞浆中特异性定位。
circIGF1R沉默促进心脏成纤维细胞增殖
通过设计靶向circIGF1R剪接位点的siRNA,在人心脏成纤维细胞(HCFs)中实现特异性敲低。实验显示,circIGF1R沉默显著增强细胞增殖:WST-1检测显示代谢活性增加,CFSE荧光稀释实验显示细胞分裂加速,BrdU掺入量上升35%,Ki67阳性细胞核比例增加2.1倍。
circIGF1R调控糖酵解活性影响细胞增殖
circIGF1R敲低导致基础质子逸出率(glycoPER)增加42%,糖酵解能力提升38%,乳酸分泌增加55%,葡萄糖摄取增加47%。同位素追踪显示,13C标记的丙酮酸(M3)、乳酸(M3)和丙氨酸(M3)丰度分别增加2.3、1.8和1.6倍。TCA循环中间体(如柠檬酸M2/M4)比值升高,而抑制糖酵解(2-DG处理)可完全阻断circIGF1R沉默的促增殖效应。
circIGF1R模拟物抑制HF成纤维细胞病理性增殖
通过体外转录获得circIGF1R模拟物,在HF患者来源的HCFs中过表达后:
- WST-1活性降低32%
- CFSE荧光强度增加2.5倍
- BrdU掺入量减少40%
- Ki67阳性细胞核比例下降58%
但在非衰竭心肌细胞中未见明显增殖抑制,显示其对病理状态的选择性作用。
AZGP1介导circIGF1R的代谢调控机制
通过RNA pulldown结合质谱分析,发现AZGP1是circIGF1R的关键互作蛋白:
- circIGF1R过表达使AZGP1蛋白水平上调2.8倍
- AZGP1敲低完全逆转circIGF1R对糖酵解(glycoPER下降37%)和增殖(BrdU掺入恢复至对照组水平)的抑制作用
- 互作验证:Western Blot显示circIGF1R探针组AZGP1富集度比对照组高4.2倍
临床转化意义
该研究揭示了circIGF1R-AZGP1轴通过调节糖代谢影响心脏纤维化的新型机制:
- circIGF1R在HF患者成纤维细胞中低表达
- 其缺失导致糖酵解增强(乳酸分泌+55%)
- 通过AZGP1靶向干预可逆转病理性增殖
这为开发针对circIGF1R或AZGP1的抗纤维化疗法提供了理论基础。
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