Notch1修复心脏瓣膜内皮损伤和主动脉瓣狭窄发病机制的研究

主动瓣脉狭窄是一个涉及多个细胞功能变化的疾病。病理学变化包括细胞增生、分化、胞外基质合成增加、脂质沉积、炎症和瓣膜骨化。但主动脉瓣狭窄的发病机理尚未明确。Notch1是重要的血管内皮信号分子，调节血管内皮细胞的增生和分化。Notch1突变是第一个被发现和先天性主动脉瓣狭窄相关的遗传基因变化。申请者前期研究发现，早期瓣膜内皮损伤和小鼠主动脉瓣狭窄发病相关，且Notch1在狭窄的主动脉瓣中表达下降。由此假设：Notch1调节主动脉瓣内皮细胞的增生和分化，修复早期瓣膜内皮损伤，维持瓣膜稳定性和功能。本申请项目将应用新建立的组织特异性Cre小鼠模型，选择性地敲除主动脉瓣内皮Notch1表达，验证Notch1对瓣膜内皮的保护作用，阐明Notch1突变引起主动脉瓣狭窄的分子机制。本课题的完成将为寻找早期治疗主动脉瓣狭窄的药物靶点提供新方向。早期治疗瓣膜内皮损伤将阻止主动脉瓣狭窄发展进程，从而避免手术。

主动脉瓣狭窄是一个涉及多细胞功能变化的疾病，其病理学改变包括瓣膜内皮细胞损伤、内皮向间质细胞再分化、间质细胞增生、间质向成骨细胞转化、细胞外基质合成增加、脂质沉积、炎症反应及瓣膜钙化。然而，主动脉瓣狭窄的发病机理至今尚未完全明确。. Notch1是重要的血管内皮信号分子，调节血管内皮细胞的增生和分化。研究者在前期基因敲除小鼠的研究中发现，早期瓣膜内皮损伤和主动脉瓣狭窄发病相关，Notch1在狭窄的主动脉瓣中表达下降。我们由此假设：Notch1调节主动脉瓣内皮细胞的增生和分化，修复早期瓣膜内皮损伤，维持主动脉瓣的稳定性和功能。围绕这个假设，我们制定了三个具体研究目标：1）确认主动脉瓣内皮Notch1的表达维持主动脉瓣的稳定性；2）阐明Notch1对主动脉瓣内皮细胞功能的调节作用；3）明确主动脉瓣早期内皮损伤中的Notch1下游靶基因。. 研究者按照预定计划对这三个目标开展研究，我们应用转基因小鼠技术将Notch1在主动脉瓣膜内皮组织中敲除。在对此转基因鼠的研究中，我们发现Notch1的主动脉瓣膜内皮特异性敲除导致主动脉瓣膜细胞凋亡增多、间质细胞增生及骨化钙化、细胞外基质合成增加，最终导致主动脉瓣狭窄和左心室肥厚。此敲除还可形成先天性二叶式主动脉瓣，可为人二叶式主动脉瓣膜的研究提供方向。由此，研究者建立了先天性二叶式主动脉瓣钙化及狭窄的小鼠模型，并进一步研究发现瓣膜内皮细胞中关键的信号分子Notch1通过Tnf通路调节瓣膜间质细胞的凋亡。该项实验结果：Notch1-Tnf通路是调节主动脉瓣膜发育、稳定性和自身修复的重要分子机制，在国际上首次报道。此项重要研究成果的论文已于2015年10月发表在欧洲心脏病学杂志（European Heart Journal）。