左心室组织中不同分布位置的TNF-α在容量超负荷所致左心室离心性重构过程中作用的研究

容量超负荷（VO）致左心室（LV）离心性重构，其特征是室壁的细胞外基质降解和LV进行性扩张，最终导致心力衰竭。目前VO致LV重构机制不清，亦无有效防治药物。利用大鼠腹主动脉-下腔静脉瘘（ACF）模型，我们发现VO急性期LV心肌细胞外分泌性TNF-α介导与LV室壁细胞外基质降解和LV重构启动相关的重要细胞分子事件，同时伴大量TNF-α在LV心肌细胞内激活；VO慢性期LV基因表达谱亦与TNF-α密切相关。为验证在此研究基础上提出的"TNF-α介导VO所致LV离心性重构"假说，并探讨不同分布位置TNF-α作用的异同和相关机制，本项目将在急慢性ACF大鼠中，利用中和抗体和基因沉默的方法，系统揭示心肌细胞外、膜结合和细胞内TNF-α对VO所致LV离心性重构的影响，并明确不同位置TNF-α独特作用的相互联系和重要机制，从而指导防治药物的开发和选择，延长患者心功能代偿时间，减少手术机会和改善术后心功能。

腹主动脉下腔静脉瘘（ACF）引起左心室（Left ventricle, LV）容量超负荷（VO），LV壁急性机械牵张应激，肥大细胞浸润、基质金属蛋白酶激活和胶原降解。这些早期反应一直被认为对慢性VO状态下LV重构至关重要。然而，这些早期反应可能仅是肿瘤坏死因子（TNF-α)诱导的急性炎症反应，因为TNF-α已被证实在急性VO时升高。目前对于TNF-α在急慢性VO心室重构中作用未明，而且LV慢性VO引起心室离心性重构，也伴随炎性细胞浸润、细胞外基因降解，这种反应与急性VO的联系、差别和关键调控因素目前未知。本研究发现，在24h ACF大鼠中，基因表达谱分析和Ingenuity Pathway Analysis分析发现以炎症为主基因表达和一个TNF-α密切相关基因网络。免疫印迹证实LV和心肌细胞中TNF-α表达升高。以英夫利昔(5.5 mg/kg)中和TNF-α，炎症基因表达和炎症细胞（CD45+细胞、肥大细胞和中性粒细胞）浸润、MMP-2激活、胶原降解和细胞凋亡均被抑制，但对左室功能和重构无影响。而2周和4周慢性VO时TNF-α中和抗体干预无心功能或重构保护作用。在慢性VO时，亚急性（2周）和失代偿期（15周）显著上调的基因功能与炎症、细胞外基质转换、细胞周期和细胞凋亡相关。这些变化伴随中性粒细胞和单核细胞浸润、非心肌细胞凋亡和组织间胶原降解。15周时，细胞基质蛋白Periostin mRNA升高近40倍。它能抑制细胞与细胞外胶原间联接，可能介导心肌细胞间失联接和LV扩张。15周时，下调基因主要是线粒体酶，这些酶抑制从5周到15周逐渐增加，伴随LV扩张和收缩功能衰竭。显著下调基因与脂肪酸、氨基酸和糖代谢相关，均受过氧化特酶体增殖物激活受体α（PPARα）调控。早期炎症在5周缓解但15周达另一个高峰，伴随Periostin大量表达和PPARα及能量代谢抑制。本项目结果显示心肌细胞来源TNF-α介导LV急性VO时机械牵张应力后急性炎症，并导致细胞外基质降解。与此不同，慢性期Periostin和PPARα更为关键，二者与慢性VO细胞外基质自稳定失常、炎症和能量代谢异常联系紧密。因此，TNF-α在介导心室急性VO病理生理反应中起重要作用，但Periostin和PPARα在慢性期更为关键。这项研究明确了急慢性VO状态下LV离心性重构机制重要差别，为进一步研究指明了方向。