哺乳动物心脏的再生能力非常有限，所以在受损后，心肌细胞丢失并难以恢复。心脏成纤维细胞（cardiac fibroblast）对损伤进行应答，激活并分化为肌成纤维细胞（myofibroblasts）同时分泌胶原蛋白等细胞外基质形成疤痕组织对损伤进行修复，防止心脏进一步破损。但是，由肌成纤维细胞及胞外基质形成的疤痕组织并没有收缩能力，并且疤痕组织无法消除，长期导致心脏负担增加，引起心脏结构重构，引发更多的心肌细胞丢失，最终导致心力衰竭。所以，了解成纤维细胞的激活及分化过程，阻止疤痕组织的形成，对心脏组织再生有非常积极的作用。近期，德州心脏研究中心的James F. Martin教授团队在Circulation Research期刊发表题为 Yap Promotes Noncanonical Wnt Signals from Cardiomyocytes for Heart Regeneration 的文章，揭示了Yap在心脏再生中的重要作用。据悉，本文第一作者为德州心脏研究中心的研究员刘仕杰，James F. Martin教授为通讯作者。
之前的研究发现，在心肌细胞中敲除Hippo信号通路激活Yap后能够促进心脏再生【1-4】。该团队前期工作发现Yap除了能够激活心肌细胞增殖外，同时也能够促进疤痕区血管生成和抑制心脏疤痕组织形成【2】。由于只在心肌细胞中敲除Hippo，暗示了心肌细胞通过旁分泌信号来调节疤痕区血管和疤痕组织生成。
为此，作者通过ChIP-seq, nuclear-RNA-seq, 及ATAC-seq等手段检查了心肌细胞中的Yap下游基因5，发现Wnt信号通路的基因在Yap高表达的心肌细胞中被激活，其中包括Wntless (Wls)。Wls作为一个跨膜蛋白，介导了所有Wnt信号蛋白的加工及分泌6, 7。据此猜测Yap可能通过Wls介导的Wnt信号参与了心肌细胞与成纤维细胞之间的交流，促进心脏再生。
Wls的敲除会导致心肌细胞中的Wnt信号通路无法分泌。为了研究Wls是如何调节新生小鼠心脏再生，作者首先分析了心脏单细胞测序数据，发现非经典的Wnt信号蛋白如Wnt5a, Wnt5b等在心脏中高表达， 同时发现Wnt信号的受体分子在成纤维细胞中高表达，暗示心肌细胞通过非经典的Wnt信号通路与成纤维细胞进行交流。Wnt信号分子可与其受体结合，对受体进行磷酸化从而激活下游信号转导。进一步将Wls敲除小鼠的心肌细胞与非心肌细胞分离，作者发现经典的Wnt信号受体LRP6的表达及磷酸化在非心肌细胞中没有显著变化，而非经典的Wnt信号受体ROR1的表达及磷酸化水平在非心肌细胞中下降，表明心肌细胞Wls敲除后，非心肌细胞接收到的心肌细胞来源的非经典Wnt信号降低了。
新生小鼠心脏在损伤后能够再生，本研究中采用新生小鼠模型对Wls在心脏再生过程中的功能进行快速验证。首先使用了CRISPR/Cas9技术将Wls基因在新生小鼠心肌细胞中进行敲低（图1），同时对小鼠进行左前降支动脉结扎手术诱导心脏梗死性损伤。4周后，使用心脏超声对心脏功能进行检测。结果显示与对照组相比，Wls敲低的小鼠心脏功能恢复较差，表明其对新生小鼠心脏再生有重要的促进作用。
图1. 通过CRISPR/Cas9技术在心肌细胞中迅速敲除Wls基因
作者接下来用传统的Cre/LoxP系统构建了心肌特异性Wls敲除小鼠，进一步验证Wls在心脏再生中的重要作用。通过RNA测序，发现心肌细胞Wls敲除后，许多与心脏成纤维细胞激活及分化的基因在非心肌细胞中显著升高，同时对心脏组织学分析发现，成纤维细胞的增殖及胶原蛋白的分泌也增多，肌成纤维细胞的数量也上升了。表明心肌细胞能够通过非经典的Wnt信号通路抑制心脏成纤维细胞的激活及分化（图2）。
图2. Yap通过Wls介导心肌细胞中的非经典Wnt信号通路调节心脏成纤维细胞的激活及分化
总的来说，本研究首次揭示了Hippo信号通路与非经典的Wnt信号通路直接的联系，并证明了它们如何调节心肌细胞与成纤维细胞的交流，从而影响心脏损伤后成纤维细胞的分化。对未来治疗心肌梗死造成的心脏纤维化及疤痕形成有重要的启示。
原文链接：
https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCRESAHA.121.318966
参考文献
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7. Bartscherer K, Pelte N, Ingelfinger D and Boutros M. Secretion of Wnt ligands requires Evi, a conserved transmembrane protein. Cell. 2006;125:523-33.
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