益母草水苏碱下调Noxs/ROS阻断心肌纤维化生成轴正反馈作用的机制研究

Cardiovascular diseases are now the No.1 killer in the world, among which heart failure accounts for the first cause of death. Cardiac remodeling, especially cardiac fibrosis is the fundamental pathophysiological change contributing to heart failure. Differentiation of cardiac fibroblasts into myofibroblasts represents the core event in the course of cardiac fibrosis, which is triggered by profibrotic axis of AngII-TGF-β1. Moreover, it was demonstrated that this axis is initialized and mediated by reactive oxygen species produced by NADPH oxidases. Our recent work has discovered that stachydrine, a Chinse herbal monomer, protected pressure overloaded heart from heart failure via inhibiting TGF-β1/Smads signal and downregulating myocardial NAPDH oxidases activity, and also exhibited anti-proliferative effect against AngII treated cardiac fibroblasts. Hence, we hypothesized that stachydrine would prevent cardiac fibrosis by interrupting profibrotic axis via suppression of NADPH oxidases/ROS. In vivo and in vitro cardiac fibrosis models, together with gene and pharmacological techniques will be applied in this project to demonstrate the cellular and molecular mechanism of the anti-fibrotic effect of stachydrine in the heart, which will further provide convincing experimental proof of the cardioptective effect of it.

心血管疾病已成为全人类健康的首位杀手，而心力衰竭是各类心血管疾病的首位死因，心肌重构尤其是心肌纤维化是心力衰竭过程中的关键性病理生理改变。心肌纤维化的核心细胞事件是成纤维细胞转分化为肌成纤维细胞，而NAPDH氧化酶活化所产生的活性氧激活并介导的血管紧张素II-转化生长因子β1纤维化生成轴自放大效应是其核心分子机制。我们前期发现益母草水苏碱下调Noxs降低ROS产量，阻断TGF-β1/Smads信号通路，并可显著抑制成纤维细胞的增殖，缓解心肌纤维化，改善压力负荷型心衰进展。由此提出：Sta可抑制心脏成纤维细胞Noxs下调ROS产量，阻断纤维化生成轴的正反馈效应，抑制成纤维细胞活化，从而有效延缓心肌纤维化进程。通过压力负荷型心衰动物和纤维化效应细胞模型，利用功能和形态学技术以及基因和药物干预手段，从分子、细胞和整体水平阐明Sta抗心肌纤维化的细胞和分子机制，为其心脏保护作用提供有力的实验证据。

心血管疾病那是全球首位死因，与病理性心肌纤维化的发生密切相关。益母草水苏碱是中药益母草的主要活性成分之一，具多种心血管活性调节作用，且对心肌纤维化具有一定的抑制性效应，然而其可能的细胞分子机制尚不明确。本研究通过压力负荷型心衰动物和血管紧张素II诱导的纤维化细胞模型，利用功能和形态学技术以及基因和药物干预手段，在整体和细胞水平探索了益母草水苏碱的抗纤维化细胞分子机制。整体实验结果证实，压力负荷心脏发生心功能障碍、左室扩张和心脏胶原堆积，且纤维化细胞标志物（α-平滑肌肌动蛋白α-SMA和波形蛋白periostin）的上调，益母草水苏碱不仅可有效抑制这种心脏形态和功能的转归，并可直接减轻纤维化的发生。进一步研究证实，益母草水苏碱可对疾病心脏中上调的血管紧张素转换酶表达和血管紧张素II产量产生直接的抑制性作用，并同时降低血管紧张素原、血管紧张素转换酶、血管紧张素I型受体和TGFβ1的转录本水平。与之一致的是，在细胞水平的研究证实血管紧张素II可通过上调血管紧张素I型受体和TGFβ1的表达而促使心脏成纤维细胞转分化为高增殖、高胶原合成和分泌及α-SMA阳性的肌成纤维细胞，而益母草水苏碱则可间接性的下调血管紧张素I型受体数量，抑制TGFβ1的生成，从而阻断血管紧张素II的促肌成纤维细胞形成效应。与此同时，TGFβ1/Smads信号在压力负荷心脏和血管紧张素II刺激模型中均发生明显的激活，而益母草水苏碱依赖于血管紧张素II而非TGFβ1的阻断作用而实现该信号系统的直接抑制作用。综上发现，本研究证实益母草水素碱可通过下调血管紧张素原/血管紧张素酶和血管紧张素I型受体这一从头合成途径所产生的血管紧张素II，切断血管紧张素转换酶/血管紧张素II/血管紧张素I型受体-TGFβ1促纤维化生成轴的正反馈性作用，从而阻断心脏成纤维细胞活化为肌成纤维细胞，最终发挥抗心肌纤维化作用。