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Circulation中国医学科学院陈敬洲教授团队揭示DNA甲基化在血压调节中的机制

高血压是许多心血管疾病的主要危险因素,如冠心病和中风。据估计,全世界有超过10亿人患有高血压,是全世界最大的健康负担。尽管对高血压进行了广泛的研究,但在37%的高血压患者中,血压不能得到有效控制。


过去20年高血压患病率的增加表明环境暴露和生活方式因素在高血压病理过程中的重要作用。高血压的发病率随着年龄的增长而增加,表明基因组DNA的表观遗传修饰与遗传易感性在高血压的发展中同样重要。高血压与遗传和环境因素有关,但其发病机制尚不清楚。


一项跨祖先全基因组关联研究发现了12个影响血压的遗传位点,暗示了DNA甲基化在血压调节中的作用。


DNA甲基化是一个甲基与胞嘧啶的5 '碳的共价结合,主要发生在基因组中的CpG二核苷酸序列上。DNA甲基化是一种典型的表观遗传修饰,它不仅调节基因表达,而且容易受到环境因素的影响,将环境因素与基因修饰联系起来。


先前的研究表明,DNA甲基化能够抑制基因转录,而低甲基化能增加下游基因的表达水平。位点特异性的DNA甲基化与许多复杂的人类疾病相关,研究表明外周血中基因组DNA甲基化与高血压的严重程度相关。因此,全面筛选高血压患者的差异基因组DNA甲基化对研究高血压的机制具有重要意义。

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2022年9月29日,中国医学科学院阜外医院陈敬洲团队在Circulation (IF=40)在线发表题为“Oviductal Glycoprotein 1 Promotes Hypertension by Inducing Vascular Remodeling Through an Interaction With MYH9”的研究论文,该研究发现输卵管糖蛋白1 (oviduct glycoprotein 1, OVGP1) 的启动子区的DNA低甲基化与高血压相关。


中国医学科学院阜外医院白丛霞、苏明、张耀华、蔺亚晖为该文的共同第一作者,中国医学科学院阜外医院陈敬洲教授和李昊副研究员为该文的共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金、国家基础研究计划项目、中国医学科学院医学科学创新基金资助。


原文链接:

https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCULATIONAHA.121.057178


OVGP1(输卵管糖蛋白1)是一种雌激素诱导的由输卵管分泌细胞释放的糖蛋白,属于糖基水解酶18家族,是一种高分子量雌激素依赖性糖蛋白,在输卵管中有助于精子获能、受精和早期胚胎发育。但是,OVGP1是否参与高血压尚不清楚。


在这项研究中,研究人员使用Illumina 450K BeadChip技术筛选高血压患者、高血压前期个体和健康对照个体的差异基因组DNA甲基化,并通过焦磷酸测序进行验证,结果发现,与健康对照人群相比,高血压患者的OVGP1启动子区域cg20823859的甲基化水平降低。


采用酶联免疫吸附法测定血浆的OVGP1水平,发现高血压患者外周血血浆中OVGP1的表达明显高于健康对照组。以上结果表明,表明OVGP1与高血压关系密切。


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为了进一步研究OVGP1在高血压中的作用,作者构建了OVGP1转基因和敲除小鼠,采用尾袖系统和放射遥测法测量小鼠模型的血压水平。


动物实验结果表明,与非转基因小鼠相比,在OVGP1转基因小鼠中过表达OVGP1,导致血压升高,血管收缩和血管舒张功能障碍,动脉壁重塑,血管超氧化物应激和炎症增加,而血管紧张素II的输注加剧了这些现象。


相比之下,敲除OVGP1减弱了血管紧张素II诱导的血管氧化酶应激、炎症和胶原沉积。这些结果表明,OVGP1是一种直接促进血管重构的高血压原因子。


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为了进一步研究OVGP1诱导血管功能障碍,研究人员在8、10、12和48周龄的转基因和非转基因小鼠中测量了胸主动脉和肠系膜动脉的血管壁厚度,发现OVGP1转基因小鼠的胸主动脉和肠系膜血管从10周龄开始增厚,而血压水平在12周龄时升高,表明血管重构先于血压升高。


此外,OVGP1转基因小鼠在AngII诱导模型中,血管扩张的也更加明显,相反,敲除OVGP1可逆转该变化。


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免疫荧光染色显示,OVGP1转基因小鼠的增殖性生物标志物PCNA和迁移性生物标志物MMP9蛋白表达水平上调,提示OVGP1可能通过参与血管重构的调节诱导高血压。


同时,研究者还发现,过表达OVGP1可引起活性氧的产生,并加重AngⅡ诱导的血管炎症,这可能是高血压发生的原因之一。


最后,通过质谱分析研究蛋白质-蛋白质相互作用,结果显示,非肌肉的肌球蛋白重链IIA(myosin heavy chain IIA, MYH9)与OVGP1相互作用,而抑制MYH9可减弱了OVGP1诱导的高血压和血管重塑。


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综上所述,本研究揭示了OVGP1在高血压调控中的关键作用,通过与MYH9相互作用,OVGP1可通过产生过多的ROS、促进炎症反应等机制导致血管重构,从而引起高血压。OVGP1有望成为高血压治疗的重要潜在靶点。


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