研究背景:含黄素单氧化酶2(FMO2)是通过以NADP+和FAD为辅酶和辅基实现异种物质代谢的含黄素单氧化酶(FMO)家族中的一员,且具有不同于家族其他成员的特点,即高表达在与纤维化密切相关的肺,而非在与药物代谢密切相关的肝脏。然FMO2在非代谢领域相关的作用、功能和具体机制e仍有待进一步阐释。在前期实验中,通过对三组SD大鼠(sham组,心梗组,心梗+人经血干细胞移植组)的基因芯片分析及验证,发现FMO2表达在心梗后显著下调,而在经血干细胞移植后心功能改善的同时FMO2表达也明显提高。而在大鼠的心脏组织中,我们发现FMO2于心脏成纤维细胞中的表达远超过其在心肌细胞中的表达。因此,我们推测FMO2可能在心梗后的纤维化过程起重要作用,但具体的作用及机制尚不明确,有待进一步深入研究。研究方法及结果:我们在心梗后的SD大鼠中通过注射过表达FMO2的慢病毒上调FMO2,发现心梗后14和28天的心功能相较于对照组有显著的改善。同时,将病理切片经天狼星红和MASSON染色后结果显示,在FMO2过表达后,大鼠心脏的梗死区域纤维环周长、非梗死区纤维化面积均显著小于对照组,而心梗区段的心肌细胞存活数显著多于对照组。我们还通过在FMO2片段后加入在心肌细胞中高表达的miR133a与miR1a的互补链构建了对成纤维细胞的靶向FMO2过表达病毒,并同样对心梗后的SD大鼠进行心肌内注射,心超和取材方式与前述实验相同。结果显示,经过靶向性FMO2过表达病毒注射的大鼠心功能亦在心梗后14和28天相对阴性对照组有所改善,病理结果也显示在靶向性FMO2过表达病毒注射的大鼠中,心梗后瘢痕周长以及非梗死区的纤维化面积要显著小于阴性对照组的大鼠,同样的,梗死区段的心肌细胞存活也显著多于阴性对照组。此外,利用CRISPR-cas9技术构建的FMO2-/-大鼠的心功能也显著低于与其同周龄同性别的正常SD大鼠,病理结果也显示FMO2-/-大鼠心脏相对于正常SD大鼠具有更严重的纤维化。而在体外实验中,我们利用差速贴壁的方法从新生乳大鼠中分离得到心脏成纤维细胞(NRCF),并给予24小时TGF-β因子刺激,以此模拟体内纤维化过程。研究发现,在过表达FM02的成纤维细胞中,Periostin,Collagen1等代表纤维化激活的蛋白表达要显著低于对照组。进一步实验表明,FMO2的过表达主要抑制了 SMAD2/3促纤维化位点的磷酸化。为了探究其抑制SMAD2/3磷酸化的机制,我们将注射FMO2-over病毒后再经TGF-β处理的NRCF进行质谱检测,发现FMO2能与细胞色素p450超家族成员之一-CYP2J3结合形成复合物,此结果也由免疫共沉淀实验得到验证。此外,我们发现单独过表达CYP2J3也能抑制纤维化相关基因及其下游信号通路的表达,而在FMO2过表达且CYP2J3被敲减的情况下,下游的纤维化基因表达被抑制的表象会被逆转,SMAD2/3的磷酸化抑制也会消失。上述结果证明了 CYP2J3是FMO2抑制纤维化的过程中必不可少的条件。结论:FMO2在心梗以后的补偿能显著减轻重塑期的纤维化过程,此作用是通过结合CYP2J3引起磷酸化的SMAD2/3被抑制而介导的,为心梗以后抗纤维化的治疗提供了极具潜力的新靶点。