近日，医学与健康研究院张晓燕教授、徐虎副教授团队与管又飞教授团队在国际知名综合性医学期刊Military Medical Research（IF=29.0）发表题为“Blockade of EP3 attenuates cardiac fibrosis by suppressing TGF-β1-Smad2/3 signaling through the Smurf2-mediated Smad7 ubiquitination”的研究论文。该研究明确心脏成纤维细胞的E型前列腺素受体3（EP3）是异丙肾上腺素（ISO）诱导心脏纤维化的关键分子，并揭示其通过cAMP-PI3K/Akt-Smurf2-Smad7轴放大TGF-β1-Smad2/3信号的分子机制，为心脏纤维化防治提供了新靶点。研究得到国家重点研发计划和国家自然科学基金资助。
β-肾上腺素能受体持续激活是病理性心脏重构的重要驱动因素，可导致心脏成纤维细胞活化、细胞外基质过度沉积和舒张功能障碍，但介导β-肾上腺素能应激与心脏纤维化的细胞间对话和分子开关仍不完全清楚。前列腺素E2（PGE2）通过EP1-EP4四类G蛋白偶联受体发挥作用，既往研究提示PGE2-EP3可影响心肌收缩、肥厚和心肌梗死后重构，但心脏成纤维细胞EP3在β-肾上腺素能激活诱导纤维化中的角色长期未明。
研究团队用ISO皮下注射7天建立小鼠心脏纤维化模型，发现ISO可显著上调心脏组织α-SMA、III型胶原和EP3的表达；免疫荧光与原代细胞分型显示，EP3主要高表达于心脏成纤维细胞，在心肌细胞中表达很低。研究者进一步构建了全身EP3敲除（EP3-/-）、成纤维细胞特异性EP3敲除（EP3cKO）和心肌细胞特异性EP3敲除（EP3mKO）小鼠：EP3-/-和EP3cKO在ISO处理后左室舒张功能改善、细胞外基质沉积明显减少，而EP3mKO未见改善。这证明成纤维细胞EP3、而非心肌细胞EP3，是ISO模型中心脏纤维化和舒张障碍的关键调控节点。
机制研究发现，ISO刺激心肌细胞后的条件培养基可诱导原代心脏成纤维细胞活化，而EP3拮抗剂DG041或L798106可取消这一效应；外源性TGF-β1的促纤维化作用同样可被EP3拮抗剂抑制，EP3选择性激动剂sulprostone则增强TGF-β1诱导的成纤维细胞活化。EP3拮抗剂还可明显抑制TGF-β1触发的Smad2/3磷酸化及Smad3核转位，并迅速提升抑制性Smad7的蛋白水平；蛋白酶体抑制剂可阻止EP3激动剂降低Smad7，表明EP3主要通过泛素-蛋白酶体通路促进Smad7降解。免疫共沉淀证实，EP3激活上调E3泛素连接酶Smurf2丰度，Smurf2直接促进Smad7泛素化并使其降解，从而削弱Smad7对TGF-β1-Smad2/3的“刹车”作用。此外，EP3拮抗剂可升高成纤维细胞内cAMP水平并促进Akt磷酸化，选择性Akt抑制剂可逆转该效应，从而将EP3、cAMP、PI3K/Akt、Smurf2和Smad7串联成完整信号链。
研究团队使用野生型雄鼠，自ISO注射前1天起皮下给予EP3拮抗剂DG041（20 mg/kg/d）连用7天。结果显示，DG041可显著改善ISO处理后的左室舒张功能，明显减轻胶原沉积，下调心脏α-SMA和III型胶原，但对心肌肥厚和收缩功能没有影响。该实验首次证明EP3拮抗剂可改善ISO诱导的心脏纤维化和舒张功能障碍，为靶向成纤维细胞EP3防治心脏纤维化提供了临床前证据。
该研究把PGE2-EP3轴的研究从心肌收缩和梗死后重构拓展到成纤维细胞依赖性心脏纤维化，首次提出“心肌细胞TGF-β1→成纤维细胞EP3上调→Smurf2介导Smad7降解→Smad2/3持续活化”的促心脏纤维化通路。
图1：EP3-Smurf2-Smad7-Smad2/3通路在心脏纤维化中的作用模式图
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2054936926001032