昼夜节律转录抑制因子REV-ERBα/β与E4BP4调控心脏功能的作用机制及治疗潜力

本研究揭示了昼夜节律核心抑制因子REV-ERBα/β和E4BP4通过调控心脏代谢基因程序（如NAD+合成酶Nampt和脂肪酸氧化相关基因）和电生理功能（如Kv通道基因Kcnip2），影响心脏能量代谢与节律性收缩。研究人员通过心肌细胞特异性敲除模型发现，REV-ERB缺失导致E4BP4持续激活引发致命性心肌病，而NAD+前体干预可延长生存期，为心血管疾病的时间疗法提供新靶点。

　　

生物钟如同体内的隐形指挥家，通过约24小时的节律调控着从睡眠到代谢的方方面面。当这个精密系统失调时，可能引发从癌症到心血管疾病等多种健康问题。在心脏这一永不休息的器官中，生物钟如何协调能量供应与收缩功能？近年研究发现，核心生物钟抑制因子REV-ERBα/β和E4BP4可能是关键玩家，但其具体作用机制和临床价值仍待揭示。

研究人员通过心肌细胞特异性基因敲除、染色质免疫共沉淀测序（ChIP-seq）和代谢组学等技术，系统分析了REV-ERBα/β和E4BP4在心脏中的调控网络。实验采用2月龄小鼠心脏样本，结合人类AC16心肌细胞系验证，揭示了这些转录因子的时空作用规律。

1. 心脏分子生物钟的运作机制

核心生物钟由BMAL1/CLOCK异源二聚体驱动，通过激活Period（Per）和Cryptochrome（Cry）基因形成负反馈环。REV-ERBα/β作为核受体，通过竞争性结合ROR响应元件（RORE）抑制Bmal1表达；而E4BP4则通过D-box元件抑制Per2等基因。研究发现，心脏中约10%的转录组呈现节律性，远低于肝脏的16%，提示器官特异性调控。

2. REV-ERB与E4BP4的结构与功能

REV-ERBα/β缺乏典型转录激活域，通过招募组蛋白去乙酰化酶HDAC3实现基因沉默。有趣的是，它们的表达峰值在心脏中呈现时间差（ZT6-7 vs ZT9-10）。E4BP4则通过结合G9a甲基转移酶，沉积H3K9me2抑制靶基因。在免疫细胞中它可能激活基因，但在心脏主要发挥抑制作用。

3. 心脏代谢的节律性调控

REV-ERBα在心肌细胞中结合约1500个调控元件，其中KLF15转录因子协助其靶向非经典位点。关键发现是：REV-ERB通过抑制E4bp4表达，间接调控NAD⁺合成限速酶Nampt——E4BP4会结合Nampt上游增强子，通过染色质环抑制其表达。这导致NAD⁺水平下降，影响SIRT1介导的线粒体功能和PER2蛋白稳定性，形成代谢-生物钟交叉调控。

4. 基因敲除模型的表型启示

心肌特异性REV-ERBα/β双敲除（CM-RevDKO）小鼠出现脂肪酸氧化基因（如Cpt1a）持续抑制、葡萄糖代谢紊乱，6个月后发展为扩张型心肌病并死亡。引人注目的是，E4BP4在突变心脏中从节律性表达转为持续高表达，构成"分子刹车"。补充NAD⁺前体使雌鼠寿命延长6周，证实代谢缺陷的关键作用。

5. 生物钟因子的级联效应

研究揭示了复杂的级联调控：BMAL1缺失会降低REV-ERB表达，进而解除对E4BP4的抑制，最终导致Nampt下调。这种"BMAL1-REV-ERB-E4BP4"轴在Bmal1/Rev-erbα/β双敲除模型中得到验证，证明表型部分源于E4BP4的过度激活。

6. 治疗潜力与临床关联

合成REV-ERB配体SR9009在心肌缺血模型中显示抗炎和抗肥厚作用，但新发现其部分效果可能不依赖REV-ERB。临床数据提示，REV-ERBα/BMAL1表达比与扩张型心肌病严重程度相关，而心脏手术时间选择影响预后，凸显生物钟治疗的价值。

这项发表于《Journal of Molecular and Cellular Cardiology》的研究，不仅阐明了生物钟抑制因子通过多层次调控维持心脏稳态的机制，更揭示了代谢重编程与电生理异常的因果关系。E4BP4作为REV-ERB下游效应器的发现，为理解生物钟相关心肌病提供了新视角。未来开发组织特异性生物钟调节剂，或将成为治疗代谢性心脏病的新策略。