Toll样受体7对心肌肥厚的影响及其机制

Cardiac hypertrophy is the common pathophysiological process of a wide variety of cardiavascular diseases towards to heart failure. Innate immunity is closely related to cardiac hypertrophy, but the role of Toll-like receptor 7(TLR7) in cardiac hypertrophy has not been elucidated. Our preliminary data indicated that TLR7 was involved in the development of cardiac hypertrophy induced by pressure overload in mice. However, the specific mechanisms remain unclear. We aim to observe the phenotype of cardiac hypertrophy, including heart function, pathology and molecular markers, induced by pressure overload in vivo by using TLR7 gene knockout mice and specific TLR7 agonist, and explore the effect of TLR7 on macrophage infiltration and activation, other TLRs expression, inflammatory and innate immune signaling pathways, MAPK and AKT signaling pathways, and TGFβ-Smad signaling pathways in myocardial tissue; In addition, we also investigate the effect of TLR7 on AngⅡ-induced cardiac myocytes hypertrophy, TGFβ1-induced fibroblasts collagen synthesis and the changes of signaling pathways related to TLR7 in vitro by using primary neonatal rat cardiac myocytes and cardiac fibroblasts with knock-out or over-expression of TLR7 gene. These studies are designed to clarify the mechanisms of TLR7 on cardiac hypertrophy and aim to supply new clues for the prevention and treatment of heart failure.

心肌肥厚是多种心血管疾病发展为心衰的共同病理生理过程，天然免疫与心肌肥厚关系密切，但Toll样受体7（TLR7）对心肌肥厚的影响尚无报道。我们发现TLR7参与了压力负荷诱导的小鼠心肌肥厚发生发展，其内在机制未明。本项目拟继续应用TLR7基因敲除小鼠并结合特异性TLR7激动剂，在体观察TLR7蛋白表达改变对压力负荷条件下小鼠的心功能、病理形态学、分子标志物等心肌肥厚表型的影响，并检测心肌组织巨噬细胞浸润和激活情况、其它Toll样受体表达、炎症和天然免疫信号通路、MAPK和AKT等生长信号通路以及TGFβ-Smad纤维化信号通路改变；同时应用沉默和过表达TLR7基因的原代大鼠乳鼠心肌细胞和心肌成纤维细胞离体模型，探讨TLR7对血管紧张素Ⅱ诱导心肌细胞肥大和TGFβ1刺激成纤维细胞胶原合成的影响及相关信号通路改变。以期阐明TLR7对心肌肥厚的影响及其机制，为心力衰竭的临床防治提供新线索。

溶酶体组织蛋白酶B（Cathepsin B,CTSB）是溶酶体组织蛋白酶家族成员之一，参与炎症与天然免疫、凋亡、基质平衡等病理生理过程。其在心肌表达丰富，但在心肌重构和心力衰竭中的作用及机制既往并不清楚。我们发现，胸主动脉结扎8周诱导的小鼠心肌重构在体模型和血管紧张素II（Ang II）诱导的H9C2心肌细胞离体模型中，胞浆CTSB蛋白表达增加。进一步的在体研究结果表明，胸主动脉结扎8周后，CTSB基因敲除（KO）小鼠心脏室间隔厚度增加和心功能下降程度较野生型（WT）小鼠缓解，KO小鼠心重和肺重增加也较WT小鼠减少。病理结果显示KO小鼠心肌细胞肥厚程度、肥厚分子标志物表达、心肌组织纤维化程度、纤维化分子标志物进展程度都较WT小鼠减弱。离题细胞实验证实了在体实验的结果，在Ang II刺激下，CTSB基因沉默H9C2心肌细胞肥大和心肌肥厚标志物增加程度较对照组减轻，CTSB基因过表达H9C2心肌细胞肥大和心肌肥厚标志物增加程度较对照组加剧。同时我们发现，心肌重构模型组KO小鼠心肌组织凋亡细胞减少，促凋亡标志物Bax、Caspase 3、Caspase 9蛋白表达也减少。在Ang II刺激的离体细胞实验中，CTSB基因沉默H9C2心肌细胞在凋亡方面发生了和在体实验同样的变化。在表型基础上，我们对CTSB影响心肌重构和心力衰竭的机制进行了探讨。在体实验和离体实验中，我们发现模型组KO小鼠心肌组织和CTSB沉默心肌细胞的TNFα/ ASK1/JNK信号通路激活较对照组明显被抑制，而模型组CTSB过表达心肌细胞TNFα/ ASK1/JNK信号通路激活较对照组加剧。在离体细胞实验中，CTSB和JNK抑制剂均缓解了模型组CTSB基因过表达心肌细胞的肥大和肥厚标志物增加。. 我们通过表型观察、机制探讨和进一步的验证实验均确证CTSB通过TNFα/ ASK1/JNK信号通路参与了压力负荷诱导的心肌重构和心力衰竭，为心力衰竭临床防治策略的进步提供了重要的理论依据。