CDON缺失通过损害FOXO3核定位加剧与年龄相关的心脏损伤

《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease》：Loss of CDON aggravates age-related heart damage driven by compromised FOXO3 nuclear localization

　　

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  心脏衰老和心肌细胞衰老期间，CDON表达水平下降。
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  CDON缺失促进小鼠的衰老表型和心脏功能障碍。
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  过表达CDON可减轻衰老心肌细胞的衰老表型和细胞功能障碍。
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  CDON通过AKT磷酸化抑制FOXO3核定位，减少Gadd45g转录，从而防止心肌细胞衰老。
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  CDON的特异性胞外结构域对于激活下游信号是必需的。

引言

心脏退行性病变随年龄增长而累积，最终导致心脏病易感性增加，尤其是心力衰竭（HF）[1]。随着老年人口的增加，心力衰竭的患病率正在逐步上升，65岁及以上的患者占心力衰竭死亡人数的90%以上[2]、[3]、[4]。年龄相关的心脏退化受遗传、细胞和环境因素的综合调控。这些表型改变由保守的核心机制驱动，包括自噬障碍、慢性低度炎症、氧化应激和线粒体功能障碍，从而导致心脏完整性进行性丧失[5]、[6]。一致的证据表明，吸烟、缺乏运动、肥胖、糖代谢异常和高血压等可改变的心血管危险因素会加速中老年个体的表观遗传衰老速度[7]。此外，遵循美国心脏协会推荐的心血管健康指标与延迟器官特异性衰老相关[8]。在器官水平上，衰老的心脏表现出肥大、间质纤维化以及心脏收缩和舒张功能下降[9]、[10]、[11]、[12]。在细胞水平上，衰老的心肌细胞表现出衰老相关标志物水平升高，如细胞周期依赖性激酶抑制剂p16和p21、晚期糖基化终末产物（AGEs）、活性氧（ROS）、凋亡和磷酸化组蛋白H2AX（γH2AX）[1]、[13]、[14]、[15]。衰老细胞在心脏中逐渐积累并加重心脏功能障碍。这些变化最终导致年龄相关的心脏疾病。越来越多的研究探讨了心脏衰老中的分子和信号通路，但确切机制仍有待阐明。

细胞黏附分子相关/被癌基因下调蛋白（CDON）编码一种细胞膜受体，属于免疫球蛋白（Ig）/纤连蛋白III型（FNIII）超家族，对细胞迁移、细胞分化和细胞间通讯至关重要[16]、[17]、[18]。在Cdon缺失小鼠中，胚胎发育期间骨骼肌生成延迟[19]，卫星细胞中缺乏Cdon表达会抑制增殖和肌肉再生[20]。CDON可能通过激活AKT丝氨酸/苏氨酸激酶1（AKT）通路来调控肌母细胞分化[21]、[22]。CDON还与癌细胞中胆固醇介导的 sonic hedgehog 分泌有关[23]。已有研究发现CDON在血管平滑肌细胞中表达，最近被鉴定为一个血压位点[24]。新近证据表明CDON在心脏重构中发挥作用。Cdon^?/?小鼠表现出心脏肥大、纤维化和功能障碍，以及过早死亡[25]。鉴于纯合子的早期死亡，采用Cdon杂合敲除（Cdon^+/?）小鼠作为可行的研究模型。值得注意的是，杂合敲除显示出年龄相关表型，表明这种部分抑制本身即可诱导过早衰老[26]、[27]、[28]。然而，迄今尚无研究探讨CDON是否参与心脏衰老。Cdon杂合模型为模拟衰老过程中预期的部分缺失提供了可行手段。

叉头框O3（FOXO3）属于叉头框转录因子家族，主要表达于心肌细胞中[29][30]。研究表明，FOXO3通过参与细胞增殖、炎症反应和凋亡促进心肌细胞存活和心脏修复[31]、[32]。Foxo3缺失诱导心脏肥大，而Foxo3过表达则减轻心脏质量，表明Foxo3通过负反馈机制调控心肌细胞肥大[33]、[34]。磷酸化的FOXO3与特定蛋白结合后被转运至细胞质，而非磷酸化的FOXO3则主要保留在细胞核中[35]、[36]。

本研究证明，衰老心脏中CDON表达降低，伴随心脏重构和功能障碍。我们进一步探讨了CDON是否通过调控磷酸化FOXO3活性，在心脏衰老背景下调节FOXO3的核定位。我们的发现强调了CDON在激活其下游信号、介导年龄相关心脏损伤过程中的重要作用。

章节片段

研究批准

本研究经南昌大学机构动物护理和使用委员会批准（方案编号：NCULAE-20221130012），所有动物操作均按照美国国立卫生研究院《实验动物护理和使用指南》进行。

动物模型

野生型（WT）C57BL/6 J小鼠（雄性，8–10周龄，20–25 g）和Cdon^+/?小鼠（C57BL/6 J背景；品系编号T043984）购自药康生物（中国南京）。所有动物饲养于无特定病原体设施中，环境温度适宜

衰老小鼠表现出CDON表达降低，伴随心脏结构和功能损伤，与Cdon^+/?小鼠中的表现相似

为探讨心脏CDON表达是否随年龄改变，我们使用年轻（3月龄）、衰老（20–22月龄）和Cdon^+/?（3月龄）小鼠进行实验。通过HE染色，在衰老和Cdon^+/?小鼠（但非年轻小鼠）的心脏组织中观察到以心肌细胞横截面积增加为特征的心脏肥大（图1A，上板和中间板，以及C）。WGA染色证实了这一结果（图1A，下板）。Masson三色染色显示衰老小鼠中存在明显纤维化

讨论

年龄相关的心脏改变涉及功能、结构、细胞和分子层面的复杂生物学过程[1]。本研究的主要发现是：CDON表达水平在衰老心脏和衰老心肌细胞中下降，Cdon缺失诱导心脏衰老和心肌细胞衰老。相反，Cdon过表达可减轻细胞衰老。重要的是，CDON通过调节AKT/FOXO3/GADD45G通路发挥这一功能。

心脏

CRediT作者贡献声明

陈丽萍：撰写——初稿、可视化、研究。 刘红飞：可视化、研究。 龙长坤：可视化、研究。 詹文星：可视化、研究。 田晓丽：撰写——审阅与编辑、获取资金。 陈胜涵：撰写——审阅与编辑、监督、获取资金、概念构思。

生成式AI及AI辅助技术在写作过程中的声明

作者在本手稿的撰写过程中未使用生成式AI或AI辅助技术。

资金支持

本工作得到国家自然科学基金委员会（82071592和81771514）、国家重点研发计划（2023YFC3603300）、国家自然科学基金重点项目（82330046）以及江西省衰老与疾病重点实验室（2024SSY07161）的资助。

利益冲突声明

作者声明与本手稿内容无利益冲突。

陈丽萍|刘红飞|龙长坤|詹文星|田晓丽|陈胜涵