桥粒斑蛋白缺失导致心肌细胞中PKC和Src介导的收缩功能障碍

背景：编码桥粒斑蛋白（desmoplakin）的DSP基因突变可导致心肌病，其外显率异常高，表现为心律失常、纤维脂肪浸润，最终发展为心力衰竭。然而，收缩功能障碍和扩张的确切机制尚不完全清楚。在此，我们研究DSP-R451G（一种导致桥粒斑蛋白完全降解的错义突变）的发病机制。方法：我们使用三种互补模型来表征桥粒斑蛋白相关心肌病：表达R451G桥粒斑蛋白的iPSC来源工程心脏组织、杂合DspWT/R451G敲入小鼠以及左心室活检标本。组织工程构建体用于表征收缩性、钙处理、肌节长度和细胞信号传导。这些结果在R451G小鼠中得到证实。为了扩展研究结果的普遍性，我们将其与携带三种不同桥粒斑蛋白突变的人心脏活检结果进行了比较。结果：使用iPSC来源的工程心脏组织和分离的小鼠心室心肌细胞，我们重现了与桥粒斑蛋白心肌病一致的表型，并确定静息肌节长度缩短是收缩功能障碍的致病机制。Src和蛋白激酶C的磷酸化是突变组织肌节缩短的基础，而对这些激酶的药理学抑制可恢复肌节长度。值得注意的是，这些肌节和生化标志物也存在于携带三种不同桥粒斑蛋白突变的人类心脏中。接下来，我们确定心肌细胞连接处机械力的重新分布是可能促进Src机械激活的近端因素。最后，我们用达沙替尼（一种FDA批准的受体酪氨酸激酶抑制剂）恢复了DSP突变工程心脏组织中的肌节长度和收缩功能。结论：我们的研究揭示了一种机制，即桥粒突变通过激活以前未在桥粒斑蛋白心肌病中涉及的信号通路，在肌节水平影响心肌细胞功能。