【摘 要】
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研究背景:心力衰竭是指各种心脏结构或功能性疾病导致心室充盈及(或)射血能力受损为主要表现的一组综合征,其中最常见的类型是射血分数降低型心衰,是以左心室收缩功能障碍,射血分数降低以至于不能满足机体代谢需要为表现,是多种心血管疾病发生发展的终末状态。而病理性心脏重塑是慢性心衰发生发展的核心环节。除心肌细胞肥大和凋亡外,细胞外基质沉积及炎症反应备受关注。Meprins是一种锌指金属蛋白酶,在以往的报道中
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研究背景:心力衰竭是指各种心脏结构或功能性疾病导致心室充盈及(或)射血能力受损为主要表现的一组综合征,其中最常见的类型是射血分数降低型心衰,是以左心室收缩功能障碍,射血分数降低以至于不能满足机体代谢需要为表现,是多种心血管疾病发生发展的终末状态。而病理性心脏重塑是慢性心衰发生发展的核心环节。除心肌细胞肥大和凋亡外,细胞外基质沉积及炎症反应备受关注。Meprins是一种锌指金属蛋白酶,在以往的报道中在人和小鼠肠道的上皮细胞中高度表达,并可以与膜结合和(或)分泌到肠腔内发挥作用。以往报道中其可以剪切胶原纤维成为成熟的Ⅰ型和Ⅲ胶原蛋白在细胞外沉积,并且最近研究表明:Meprins除了在上皮细胞中大量表达外,也存在于一些免疫细胞,如巨噬细胞、肥大细胞中。并在慢性炎症反应性疾病中例如动脉粥样硬化、动脉壁炎症和腹主动脉瘤中发挥重要作用。但是Mep1α在心衰中的作用机制尚不清楚。研究目的:探究Mep1α在病理性心脏重塑中的作用及机制。研究方法:构建血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)诱导及主动脉缩窄(TAC)手术诱导的小鼠心衰模型,qPCR和Western blot检测心脏组织中Mep1α的表达情况;构建Mep1α基因敲除小鼠,通过构建AngⅡ和TAC心衰模型,观察Mep1α敲除对心脏重塑的影响。为进一步探索Mep1α为心脏重塑的影响,本项目借助Mep1α的抑制剂Actinonin抑制Mep1α活性,探究其活性的改变在心脏重塑中的作用。通过心脏超声检测Mep1α对心功能的影响;通过WGA免疫荧光染色评估Mep1α对心肌肥大的影响;通过天狼猩红染色评估Mep1α对心脏纤维化的影响;通过a-SMA和periostin免疫组化染色评估心肌成纤维细胞的激活情况。同时我们通过免疫组化染色也评估了免疫细胞浸润及炎症因子表达。最后,本项目从细胞水平(巨噬细胞、心肌细胞、心肌成纤维细胞)进一步验证了敲低Mep1α或使用其抑制剂Actinonin对心肌肥大、炎症及纤维化的影响。同时,初步探究了 Mep1α所调节的下游重要信号通路分子的表达情况。研究结果:体内实验,在Ang Ⅱ(1000ng/min/kg)灌注的心脏重塑模型中观察到敲除Mep1α后显著缓解收缩期及舒张期左心室壁厚度,但是对心功能EF及FS值没有影响;进一步探究发现敲除Mep1α后显著缓解心脏肥厚及纤维化。为了进一步验证上述得到的实验结论,我们构建TAC心脏重塑模型,超声显示敲除Mep1α后显著缓解心功能下降,同时减轻心脏肥厚及纤维化。进一步探究Mep1α在这一过程中的变化,我们对WT小鼠Ang Ⅱ刺激后的心脏组织进行检测发现其mRNA及蛋白水平均未发生改变。用Actinonin抑制Mep1α酶活性后进一步探究酶的活性对心脏重塑的影响,结果显示在Ang Ⅱ心脏重塑模型中,抑制Mep1α的活性后显著缓解心脏肥大及纤维化;在TAC心脏重塑模型中得到相同的实验结论。初步探究炎症在这一过程中的作用,免疫组化染色结果显示:敲除Mep1α后显著缓解缓解心脏组织中巨噬细胞的浸润,而对肥大细胞及T淋巴细胞没有影响。进一步检测炎症因子的改变情况,结果显示:敲除Mep1α后显著缓解缓解心脏组织及血清中IL-6及IL-β的产生,而对IL-18、TNF-α、MCP-1的表达没有影响。体外实验,首先发现Mep1α在心肌细胞及心肌成纤维细胞高表达,进一步转染腺病毒敲低Mep1α后发现显著缓解心肌细胞肥大及成纤维细胞的激活。机制方面探究发现:敲低Mep1α后可以和缓解巨噬细胞、心肌细胞及心肌成纤维细胞中ERK1/2的磷酸化水平,缓解心脏中炎症反应、心肌细胞肥大及心肌成纤维细胞的激活,从而缓解心脏重塑。研究结论:我们发现敲除Mep1α后可以抑制心肌细胞、心肌成纤维细胞及巨噬细胞中ERK1/2激活,抑制心肌细胞肥大、心肌成纤维细胞的激活以及巨噬细胞引起的炎症反应,进而减轻Ang Ⅱ及TAC引起的心脏重塑。
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