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美国国家科学院院刊。2003年3月18日;100(6): 3221–3226.
2003年3月5日在线发布。 数字对象标识:10.1073/pnas.0537588100
预防性维修识别码:第152273页
PMID:12621152

肝素结合EGF-样生长因子和ErbB信号传导对心脏功能至关重要

摘要

肝素结合表皮生长因子(EGF)样生长因子(HB-EGF)是生长因子EGF家族的成员,与EGF受体(EGFR)和相关受体酪氨酸激酶ErbB4结合并激活。HB-EGF-null小鼠(HB删除/删除)生成以检查HB-EGF的作用体内一半以上的HB删除/删除小鼠在出生后第一周死亡。幸存者出现严重心力衰竭,心室明显扩大。超声心动图检查显示心室扩张,心功能减退。此外,HB删除/删除小鼠心脏瓣膜明显增大。心脏瓣膜和心室室表型分别与缺乏EGFR(HB-EGF受体)的小鼠和条件缺乏ErbB2的小鼠的表现相似。检测心脏中HB-EGF–ErbB相互作用体内给WT小鼠注射HB-EGF。HB-EGF诱导心肌细胞中ErbB2和ErbB4的酪氨酸磷酸化,以及较小程度的EGFR的酪氨酸磷酸化。此外,HB中ErbB2和ErbB4的构成性酪氨酸磷酸化显著降低删除/删除红心。结论是,受体酪氨酸激酶的HB-EGF激活对正常心脏功能至关重要。

受体酪氨酸激酶的ErbB家族在发育、增殖和分化中具有基本作用(1). 受体酪氨酸激酶ErbB家族有四个成员,即EGFR/ErbB1/HER1、ErbB2/HER2/neu、ErbB3/HER3和ErbB4/HER4。表皮生长因子(EGF)家族配体通过诱导同二聚体和异二聚体的形成,结合并激活其受体,导致细胞质域内特定酪氨酸残基的自磷酸化。磷酸化酪氨酸残基结合适配器蛋白,这有助于介导下游信号通路,从而确定ErbB配体家族的生物活性。

在脊椎动物中,EGF配体家族以某种程度的偏好与ErbB受体结合。EGF、转化生长因子-α和两性调节蛋白与EGF受体(EGFR)结合;肝素结合型EGF-样生长因子(HB-EGF)、表调节蛋白和β-纤维素与EGFR和ErbB4结合;NRG-1(neuregulin/heregulin/NDF)和NRG-2与ErbB3和ErbB4结合;NRG-3和NRG-4与ErbB4绑定,但不与ErbB3绑定。尽管尚未描述ErbB2的配体,但ErbB2通过与其他ErbB受体形成异二聚体而作为信号受体具有活性(2).

HB-EGF是由信号肽、肝素结合、类EGF、膜旁、跨膜和细胞质结构域组成的I型跨膜蛋白(,4). 膜结合的proHB-EGF在膜旁结构域被裂解,导致可溶性HB-EGF脱落(5). 全长proHB-EGF作为一种并列生长因子具有生物活性,以不可扩散的方式向邻近细胞发出信号(68). ProHB-EGF与CD9形成复合物(9)和整合素α3β1(10)在细胞膜上。ProHB-EGF也是白喉毒素的受体,它介导白喉毒素进入细胞质(11,12). 可溶性HB-EGF是多种细胞类型(包括血管平滑肌细胞、成纤维细胞和角质形成细胞)的强大有丝分裂原和化学吸引剂(13,14). HB-EGF与许多生理和病理过程有关,包括伤口愈合(15,16),心脏肥大(17),平滑肌细胞增生(18),肾集合管形态发生(19),胚泡植入(20),肺动脉高压(21),和致癌转化(22).

HB-EGF信号是复杂的。HB-EGF激活EGFR()和ErbB4(23)直接但也可以通过异二聚体间接激活ErbB2和ErbB3。最近,N-与细胞表面相关的精氨酸二碱性转化酶已被确定为HB-EGF的特异性受体,它通过EGFR增强HB-EGF-诱导的细胞迁移(24). 最近一项有趣的发现是,EGFR配体中只有HB-EGF在G蛋白偶联受体配体如溶血磷脂酸、内皮素-1和血管紧张素II对EGFR的反式激活中发挥关键作用。该过程需要HB-EGF的外结构域脱落(25,26). 这种HB-EGF介导的过程有助于心肌细胞肥大(17).

基因靶向小鼠研究表明,ErbB受体酪氨酸激酶对正常心脏发育至关重要。具有CD1背景和EGFR突变的EGFR-null小鼠(波-2)小鼠出现半月瓣扩大(27). ErbB2-小鼠胚胎因小梁形成缺陷而死亡(28). ErbB4基因敲除小鼠也具有胚胎致死性,因为其具有类似的异常小梁形成,而缺乏NRG(ErbB4L)的小鼠也是如此(29,30). ErbB3基因的破坏导致心脏瓣膜畸形,而小梁的形成不受影响(31). ErbB家族也是维持成人正常心脏功能所必需的。心室特异性条件ErbB2基因敲除小鼠出现严重心力衰竭,心室扩张,收缩功能下降。这些症状类似于人类扩张型心肌病(32,33).

成人HB-EGF活性的异常调节可能导致心血管疾病,如心肌肥厚(17),平滑肌细胞增生(18)和肺动脉高压(21). 为了确定HB-EGF在正常小鼠发育中的心血管功能,通过使用靶向基因替换策略产生缺乏HB-EGF基因的小鼠。在本报告中,我们显示HB-EGF-null小鼠(HB删除/删除)出现严重心力衰竭,并伴有心室扩张、心功能减退和心脏瓣膜明显增大。HB-EGF-null小鼠的心脏瓣膜和心室缺陷分别与缺乏EGFR和条件缺乏ErbB2小鼠的心脏缺陷相似。总之,这些结果表明HB-EGF通过其ErbB受体介导的信号传导对心脏正常发育至关重要。

材料和方法

HB-EGF-Null小鼠的产生。

靶向构建体如图所示。图11A类.A 7.0-kb生态RI–包含HB-EGF基因外显子1的II片段,1.3-kb生态RI–Hin公司内含子3的dIII片段和6.0-kb生态第4外显子下游的RV片段用作同源臂。小鼠HB-EGF cDNA和poly(a)信号液氧磷在外显子1处融合。4.0-kbHin公司dIII–Xho公司I片段包含loxP-lacZ公司基因多聚物(A)信号插入HB-EGF cDNA下游。A类磷酸甘油酸激酶启动子驱动的盒插入1.3kb内含子3之间生态RI–Hin公司dIII片段和6.0-kb生态外显子4下游的RV片段。Xho公司将靶向载体的I线性化DNA电穿孔到TT2胚胎干细胞中。通过Southern blot分析筛选单个克隆进行同源重组Hin公司带有探针A和B的dIII-digested DNA,分别对应于靶向载体5′-臂和3′-臂侧面的序列,用于HB筛查液氧等位基因。将靶向ES克隆注射到ICR囊胚中,将嵌合小鼠与C57BL/6J雌性小鼠杂交,获得HB液氧/+老鼠。纯合HB液氧/液氧小鼠是通过HB杂交获得的液氧/+老鼠。随后,纯合HBlox/lox用CAG-Core小鼠繁殖小鼠(34)生成HB德尔/+老鼠。最后,HB德尔/+杂合子小鼠交叉产生HB-EGF-null(HB德尔/德尔)老鼠。通过Southern blot分析确认HB-EGF的缺失千磅我用一个液氧探针(图。(图11A类). RT-PCR采用逆转录酶ReverTra Dash(大阪丰男)、WT-proHB-EGF基因转录的正向引物p1(5′-ATGAGCTGCCGTCGGT-3′)和反向引物p2(5′-TCAGTGGAGCTAGCCACGC-3′)以及GAPDH正向引物(5′-ACCCAGTCAC-3′)进行GAPDH的GAPDH反向引物(5′-TCACCACCTGTGCTGTA-3′)。

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HB-EGF-null小鼠的产生。(A类)基因定位战略。小鼠HB-EGF cDNA,包含多聚腺苷酸化(pA)序列,两侧为液氧磷序列与小鼠HB-EGF基因的第一外显子融合。这个lacZ公司基因插入HB-EGF cDNA下游。靶向载体还含有新霉素耐药基因()由磷酸甘油激酶(PGK)启动子和白喉毒素A片段(DT-A)基因驱动。Cre介导的重组导致HB-EGF cDNA的缺失和lacZ公司基因。外显子序列显示为黑盒。编码HB-EGF和LacZ的cDNA分别显示为红色和蓝色方框。loxP位点由黄手三角形表示。E、,生态RI;H、,Hin公司dIII;K、,千磅I;S、,II类;V、,生态RV;X、,Xho公司一、(B类)HB重组的Southern blot分析液氧等位基因。WT(+/+)、HB尾部基因组DNA液氧/+(液氧/+),HBlox/lox(液氧/液氧)和HB删除/删除(del/del)成年小鼠用千磅我和一个液氧探查。该探针从WT等位基因中产生9.0 kb片段,从HB中产生2.0 kb片段lox公司等位基因和HB的5.3kb片段德尔等位基因。(C类)RT-PCR分析HB-EGF在WT(+/+)和HB中的表达删除/删除(del/del)小鼠。在WT小鼠的心脏和肾脏中观察到编码HB-EGF的转录物,但在肝脏中没有。在HB中未发现HB-EGF转录本删除/删除老鼠。测量GAPDH(G3PDH)mRNA作为RNA制备的对照。(D类)12周龄HB的HB-EGF-LacZ染色德尔/+心脏切片。(巴=50μm)

组织学分析。

小鼠组织通过灌注4%多聚甲醛固定,脱水,并嵌入石蜡中。用苏木精/伊红对四个显微镜切片进行染色。对于LacZ染色,在用0.2%戊二醛和1%福尔马林固定后,组织用5-溴-4-氯-3-吲哚β染色-d日-半乳糖苷(X-Gal)。染色组织用3.7%福尔马林再次固定,石蜡包埋。四微米切片用核快红染色,显微镜下测量连续切片中心肌细胞的横截面积和心瓣叶的最大直径。

超声心动图。

使用心脏超声记录仪(SONOS 5500,Hewlett-Packard)和15-MHz换能器对未麻醉小鼠进行经胸超声心动图检查。在胸骨旁短轴采集图像(2D),在乳头肌水平生成M模式(运动模式)图像,以检查心脏结构随时间的运动。测量缩短期间左心室(LV)直径的百分比变化,以评估LV功能。测量左室舒张末期(LVDd)和收缩末期(LVD)内径,计算左室缩短百分比(%FS)为%FS=[(LVDd-LVDs)/LVD]×100。

HB-EGF-灌注小鼠ErbB受体的自磷酸化。

用戊巴比妥钠(50 mg/kg)麻醉小鼠。将重组HB-EGF(R&D系统),5μg/ml于37°C下预加热的5 ml DMEM中,灌注到WT小鼠(12周龄C57BL/6J)活心脏的左心室室5分钟。DMEM单独作为对照。灌注后,心脏在裂解缓冲液(60 mM辛基β-d日-糖苷/0.5 M NaCl/20 mM Hepes-NaOH,pH 7.2/10 mM EDTA/1 mM PMSF/1 mM钒酸钠/20μg/ml止痛药/10μg/ml摇头丸抑制素/1μM胃蛋白酶抑制素A),使用Polytron(Kinematica,Lucerne,Switzerland)冰敷。20000×离心后用抗小鼠IgG(Cappel)缀合的Sepharose 4B预滤上清液30分钟。ErbB家族成员从含有等量蛋白质的预分离裂解物中进行免疫沉淀,以抗EGFR、抗ErbB2、抗ErB3或抗ErbB4 Ab(Santa Cruz Biotechnology)作为主要抗体,以抗兔IgG(Cappel)结合Sepharose 4B作为次要抗体。使用辣根过氧化物酶偶联抗磷酸酪氨酸抗体(Transduction Laboratories)、抗ErbB家族抗体(anti-ErbB family Ab)和辣根过氧酶偶联抗兔抗体(Zymed)对免疫沉淀样品进行Western blotting分析。

结果

HB-EGF-Null小鼠的产生。

通过条件靶向基因敲除产生HB-EGF-null小鼠的策略如图所示。图1。1.靶向载体包含WT HB-EGF cDNA,两侧为液氧磷链接到的网站lacZ公司报告基因(图。(图11A类). 将该载体导入小鼠ES细胞以产生携带HB的杂合小鼠液氧等位基因。用C57BL/6J小鼠繁殖嵌合小鼠,以产生杂合小鼠(HB液氧/+). 纯合子(HB液氧/液氧)通过PCR分析(数据未显示)和Southern印迹分析鉴定小鼠(图。(图11B类). 在两个HB中均未观察到明显异常液氧/+或HB液氧/液氧老鼠。

为了产生缺乏HB-EGF基因的小鼠液氧/液氧小鼠与CAG-Core转基因小鼠杂交(34). F中C介导的重组1小鼠发生在胚胎发育的双细胞阶段之前。因为重组可能是由于卵母细胞中的母体CAG-核心重组酶,HB德尔/+通过繁殖携带雄性HB的雌性CAG-Core转基因小鼠获得未携带CAG-Cor转基因的小鼠液氧/液氧老鼠。没有证据表明Cre重组酶的强表达会导致小鼠出现异常。此外,在杂合子HB-EGF-null(HB德尔/+)老鼠。HB公司德尔/+用缺乏CAG-Core转基因的小鼠产生纯合HB-EGF-null(HB删除/删除)老鼠。HB公司德尔/德尔通过PCR分析(数据未显示)和Southern blot分析(图。(图11B类). 成人心脏和肾脏总RNA的RT-PCR分析证实HB中没有proHB-EGF信息删除/删除鼠标(图。(图11C类).

包含lacZ公司制备了HB-EGF表达报告基因。这个lacZ公司HB基因沉默lox/lox但当Cre重组酶删除HB-EGF cDNA时,由天然HB-EGF-启动子驱动(图。(图11A类). 因此,通过LacZ染色,在纯合子和杂合子小鼠中组织化学鉴定表达HB-EGF的细胞是可能的。LacZ结构包含核靶向信号(NTR-LacZ),表达HB-EGF的细胞可以通过用5-溴-4-氯-3-吲哚β-d日-半乳糖苷(X-Gal)。12周龄HB心肌细胞中HB-EGF的表达德尔/+通过LacZ染色可以检测到小鼠(图。(图11D类). 超过50%的心肌细胞为LacZ阳性,表明心肌细胞表达HB-EGF。

靶向阻断HB-EGF导致心脏功能障碍。

杂合雄性和雌性小鼠的繁殖产生了HB-EGF-null小鼠(HB删除/删除). 60%以上的纯合子小鼠在出生后第一周死亡。尽管HB删除/删除幸存者没有表现出明显的外部异常,他们的寿命比对照组的室友短。一半以上的HB删除/删除幸存者在出生后25天死亡。6周龄乙型肝炎的尸检删除/删除小鼠心脏明显增大(图。(图22B类). 即使通过E19.5也可以检测到心脏增大(图。(图22A类).

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HB-EGF-null小鼠有心脏缺陷。(A类)典型胚胎日19.5(E19.5)WT(+/+)和HB删除/删除(del/del)心形。(B类)代表性6周龄WT(+/+)和HB删除/删除(del/del)心形。(C类H(H))心脏横切面在乳头肌水平的苏木精/伊红染色。(C类D类)WT和HB删除/删除心脏分别来自E19.5胚胎。(E类F类)WT和HB删除/删除分别取自12周龄小鼠的心脏。D类血栓用星号表示。(G公司H(H))高清晰度图片E类F类分别是。(棒材=2毫米英寸A类B类,300μm英寸C类D类,3毫米英寸E类F类和20μm英寸G公司H。)

E19.5 HB的组织学分析删除/删除胚胎显示左心室和右心室均扩张(图。(图22D类)与对照心脏相比(图。(图22C类). 成人HB删除/删除小鼠(12周龄)也表现出心室进行性扩张(图。(图22 F类与。E类). 在这两种情况下,与HB相比,WT的体重没有显著差异删除/删除小鼠(数据未显示)。此外,在12周龄的HB中,心肌细胞的大小增加了约2倍删除/删除鼠标(图。(图22H(H))与对照小鼠相比(图。(图22G公司). HB的平均横截面积删除/删除心肌细胞为393±39.2μm2在12周的心脏中(n个=4)和194±33.9μm2为了WT室友的心(n个= 5;P(P)< 0.0001). 然而,在E19.5,HB的大小没有差异删除/删除并控制心肌细胞(数据未显示),表明心肌细胞在此阶段尚未发生肥大。在HB发展的任何阶段删除/删除观察到心脏有单核细胞和巨噬细胞浸润,这表明炎症反应和自身免疫反应都不参与促进异常心脏表型。

通过经胸超声心动图评估心血管功能(图。(图3A类). 通常,HB的LV高度扩张删除/删除超声心动图观察小鼠。生理参数如图所示。图3B类在8–12周时,HB左心室直径增大的平均值为4.53 mm德尔/德尔小鼠和2.87 mm对照小鼠(图。(图3B类). 心室缩短分数(FS)是衡量收缩功能的指标,从49%(WT)降至29%(HB)删除/删除). 组织病理学和超声心动图分析表明HB删除/删除小鼠表现出心室增大,肌纤维肥大,缩短分数减少,这是严重心脏功能障碍的迹象。

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超声心动图。(A类)WT(+/+)和HB二维超声心动图的代表性记录删除/删除(del/del)小鼠。箭头分别表示舒张末期(d)和收缩末期(s)的尺寸。(B类)8至12周龄小鼠的生理参数。BW,体重;心率;sBP和dBP分别为收缩压和舒张压;FS,缩短率计算为[(LVDd−LVDs)/LVD]×100;不另作说明,不重要。所有值均为±SEM。

心脏瓣膜畸形。

在EGFR-null中观察到心脏瓣膜畸形(27)和EGFR-突变(波-2)老鼠(27). EGFR是HB-EGF的受体()因此,阀门缺陷可能是由于EGFR转导的HB-EGF活性丧失所致。因此,HB患者可能的心脏瓣膜异常删除/删除对小鼠进行了研究。对于方向,显示阀门位置的示意图如图所示。图44A类E19.5 HB的LacZ染色德尔/+胚胎显示HB-EGF在所有心脏瓣膜的边缘强烈表达(图。(图44 B类E类). E19.5胚胎HB的组织学分析删除/删除心脏显示半月瓣(主动脉瓣和肺瓣)增大(图。(图44G公司)和房室(二尖瓣和三尖瓣)瓣膜(图。(图44)与对照组相比,心脏形态异常增厚(图。(图44 F类H(H))。E19.5心脏瓣膜的平均尺寸是通过显微镜测量连续切片中每个瓣膜的最大直径来确定的(表(表1)。1). Masson-trichrome染色显示,增大的瓣膜没有发生特殊的纤维化(数据未显示),表明瓣膜增厚是由于间充质细胞数量增加所致。在12周龄成人HB的心脏中也检测到主动脉瓣和二尖瓣增大删除/删除鼠标(图。(图44K(K))与对照心脏相比(图。(图44J型)尽管二尖瓣的增厚率相对低于主动脉瓣。

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HB患者的心脏瓣膜缺陷德尔/德尔老鼠。(A类)描述阀门位置的心脏示意图。(B类E类)E19.5 HB心脏纵切面LacZ染色德尔/+(对应WT)胚胎。(B类)HB-EGF表达于肺动脉瓣边缘(星号)以及三尖瓣和二尖瓣(箭头)。pa,肺动脉。(C类E类)中方框所示区域的放大倍数更高B类.肺动脉瓣(C类,星号),三尖瓣(D类,箭头)和二尖瓣(E类,箭头)。(F类K(K))心脏瓣膜的组织学分析。图示为E19.5胚胎心脏的苏木精/伊红染色纵切面(F类)和12周龄小鼠(J型K(K)). 老鼠是WT(F类,H(H)、和J型)和HB删除/删除(G公司,、和K(K)). E19.5主动脉瓣(F类G公司,星号),E19.5二尖瓣(H(H),箭头)和12周龄主动脉(J型K(K),星号)和二尖瓣(J型K(K),箭头所示)。肺动脉瓣和三尖瓣也被放大(未显示)。(棒材=150μm)

表1

心脏瓣膜大小的测量

阀门直径,μm
P(P)价值*
+/+ (n个= 5)删除/+(n个= 4)删除/删除(n个= 5)P(P)1P(P)2P(P)
普尔莫尼克107  ± 5.8110  ± 33.7196  ± 23.0不另说明。<0.003<0.003
主动脉84  ± 19.5128  ± 28.7194  ± 32.1<0.03<0.003<0.02
三尖类58  ± 9.670  ± 14.1224  ± 32.9不另说明。<0.003<0.003
二尖瓣87  ± 15.350  ± 8.2208  ± 69.1<0.01<0.03<0.003

野生型(+/+)、HB的E19.5胚胎连续切片中每个瓣膜的最大直径德尔/+(del/+)和HB删除/删除测量心脏(del/del)。阀门尺寸值计算为平均值±SEM

*这个P(P)值为P(P)1,+/+对del/+;P(P)2,+/+vs.del/del;P(P)3,del/+vs.del/del;不另作说明,不重要。 

HB-EGF在心脏中发出EGFR、ErbB2和ErbB4信号。

HB公司删除/删除小鼠与EGFR-敲除和ErbB2条件敲除小鼠具有相似的心脏表型,表明HB-EGF在心脏中作用于EGFR和ErbB2上游。将重组可溶性HB-EGF施用到WT小鼠的LV室中。HB-EGF诱导ErbB2和ErbB4的强烈自磷酸化,并诱导EGFR的较小但实质性的自磷酸化(图。(图55A类). 这些结果表明,HB-EGF在活体心脏中发出EGFR、ErbB2和ErbB4信号。HB-EGF可能直接激活ErbB4(23)而ErbB2可能是异二聚体的间接受体(2). WT心脏中ErbB2和ErbB4的组成性酪氨酸磷酸化在没有HB-EGF刺激的情况下发生(图。(图55A类). HB心脏中ErbB2和ErbB4的酪氨酸磷酸化水平显著降低删除/删除尽管在HB中ErbB2和ErbB4蛋白水平相对上调,但与WT小鼠相比删除/删除鼠标(图。(图55B类). 这些结果进一步证明了HB-EGF通过心脏中ErbB2和ErbB4的激活发出信号。

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ErbB受体家族的酪氨酸磷酸化。(A类)将DMEM(−)或5μg/ml重组可溶性HB-EGF(HB)直接灌注到WT心脏。每个ErbB受体都是从与其对应的抗体的裂解物中免疫沉淀的。免疫沉淀(IP)是使用抗磷酸酪氨酸抗体(PY)或四个相应的抗ErbB抗体中的每一个通过Western blotting(WB)分析的。(B类)WT(+/+)和HB中ErbB受体组成性磷酸化和蛋白质水平的比较删除/删除(del/del)心形。用DMEM灌注的心脏进行均质化,并通过免疫沉淀和Western blotting进行分析,如A类.

讨论

使用HB-EGF-null小鼠,我们表明HB-EGF对正常心脏功能至关重要。HB公司删除/删除小鼠心脏增大,心肌细胞肥大,心脏瓣膜异常。此外,超声心动图显示心腔扩张和收缩功能下降。这些心脏缺陷可能导致HB-EGF-null小鼠出生后早期死亡。EGF、转化生长因子-α和双调节蛋白是其他靶向EGFR配体(35,36). 然而,这些基因敲除小鼠从未出现过心脏表型异常的报道,即使这三种小鼠都是靶向小鼠。因此,HB-EGF在心脏发育中发挥着其他EGFR配体所不具备的作用。

HB-EGF在晚期WT胚胎的半月瓣边缘和房室瓣边缘表达。在缺乏HB-EGF的晚期胚胎中,半月瓣和房室瓣均增大,呈加厚的球状形态。另一方面,EGFR-null小鼠和波形-2-EGFR缺陷小鼠的半月瓣增大,但房室瓣未增大(27). 由于HB-EGF可以直接激活EGFR,因此该生长因子可能对半月瓣的正常发育至关重要。就机制而言,HB-EGF可能是半月瓣发育所必需的,它通过调节内皮细胞转化为间充质细胞的数量、间充质增殖的程度或间充质分化为成熟的半月瓣结构,这是一个涉及细胞凋亡的过程(27). 由于房室瓣的发育需要HB-EGF,而不是EGFR,因此HB-EGF激活的其他ErbB受体可能参与房室瓣形成,例如,通过HB-EGF与ErbB4的直接相互作用,通过HB/EGF与EGFR的异二聚体与ErbB2、ErbB3和/或ErbB5的相互作用,或通过HB-EGF与ErbB4与ErbB2和/或ErbB3的异二聚体的相互作用。有趣的是,ErbB3的破坏会导致心脏瓣膜畸形(31).

除了异常的瓣膜形成之外,HB删除/删除小鼠心肌细胞肥大,心室扩大,缩短分数减少。这些心脏异常可能是由瓣膜形成异常引起的。瓣膜生成缺陷引起的无效泵送可能会在心肌细胞中诱导代偿反应,从而导致心脏重塑,即心室扩张和心肌细胞肥大,以增强收缩功能(37). 临床上可观察到瓣膜异常引起的继发性肥大和心脏功能障碍。然而,HB删除/删除即使在E19.5胚胎心脏中,小鼠也表现出心室扩张,这些心脏尚未受到任何显著的压力,也不能完全支持循环,这表明这种表型可能不是由于对瓣膜的次要影响。

心室特异性ErbB2条件敲除小鼠表现出成年心肌病(32,33)症状类似HB的心脏表型删除/删除小鼠,包括心室扩张、心肌细胞肥大和缩短分数减少。ErbB2条件性敲除小鼠的表型通常归因于NRG活性的丧失,因为NRG是含有Erb B2的异二聚体的配体。然而,HB-EGF的丢失也可能与该表型有关,因为HB-EGF-可能通过EGFR/ErbB2异二聚体或ErbB2/ErbB4异二聚物激活成年心肌细胞ErbB2。HB-EGF的这些假定相互作用是一种独特的可能性,因为我们已经证明,灌流到WT心脏的可溶性HB-EGF-可诱导EGFR、ErbB2和ErbB4的酪氨酸磷酸化。此外,HB中ErbB2和ErbB4的构成性酪氨酸磷酸化水平显著降低删除/删除老鼠。维持组成性磷酸化水平的HB-EGF的来源可能是心肌细胞,我们已经证明其表达丰富的HB-EGF。这一证据表明,HB-EGF-null小鼠缺乏HB-EGF可能导致EGFR、ErbB2和ErbB4活性的丧失。

总之,通过ErbB酪氨酸激酶受体作用的HB-EGF是维持正常心脏功能的关键生长因子。需要进一步研究以确定HB-EGF和下游ErbB受体在心肌细胞功能和心脏瓣膜发育中的作用。

致谢

我们感谢G.Yamada博士(日本熊本熊本大学)生产基因靶向小鼠,以及J.Miyazaki博士(大阪大学)提供CAG-Core转基因小鼠。我们感谢S.Beppu博士(大阪大学)和M.Rupnick博士(儿童医院)的超声心动图分析和描述。我们还感谢I.Ishimatsu在组织学分析方面提供的专家技术援助。这项工作得到了日本科学促进会未来研究计划以及教育、文化、体育、科学和技术部(发给E.M.)的资助。M.A.是日本科学研究促进会奖学金的获得者。

缩写

表皮生长因子表皮生长因子
HB-EGF公司表皮生长因子
表皮生长因子受体EGF受体
NRG公司神经调节蛋白
低压左心室
RV汽车右心室
低压配电盘左室舒张末期
LVD(LVD)左室收缩末期
图19.5胚胎第19.5天

脚注

这篇论文是直接提交给PNAS办公室的(第二轨道)。

工具书类

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