心肌成纤维细胞KLF15在压力超负荷/卸负荷心肌重塑中的作用和机制研究

慢性主动脉瓣狭窄和瓣膜置换是典型的心室压力超负荷和卸负荷过程。压力超负荷/卸负荷后心肌重塑决定心功能的恢复，但调控这两个过程的机制尚不清楚。前期研究发现主动脉瓣狭窄患者心肌组织中TGF-β和CTGF表达显著增高，结合Krüppel样因子15（KLF15）的最新进展，推测心室压力超负荷时，TGF-β通过p38 MAPK抑制心肌成纤维细胞KLF15的表达，低水平KLF15失去对CTGF的表达抑制和心肌素样转录因子（MRTF-A）转录调控作用的抑制，是心肌间质纤维化发生的重要因素；卸负荷后KLF15表达不能恢复影响心肌重塑转归和心功能的恢复。研究拟以成纤维细胞和转基因小鼠为材料，建立压力超负荷/卸负荷模型，通过siRNA、过表达KLF15等技术，探讨心肌成纤维细胞KLF15在心肌间质纤维化及转归中的作用和可能机制。研究结果将有助于对心肌重塑和转归分子机制的深入认识，并为改善临床治疗提供理论依据。

心脏瓣膜疾病在成人心脏疾病中占很大比重，是造成心力衰竭的主要病因之一。慢性主动脉瓣狭窄是临床常见的导致左心室超负荷的疾病，通过主动脉瓣膜置换解除流出道梗阻是典型的卸负荷过程。但是，通过手术减轻心室负荷并不能使所有患者同等受益。对于病程较长、瓣膜狭窄程度较重的患者行瓣膜置换术后，心功能并不能有效恢复。心肌重塑导致的超微结构改变被认为是影响心脏功能恢复的主要分子生物学事件，KLF-15又是其中最为关键的因子。因此，本课题拟建立有效的动物、细胞模型，研究KLF-15基因在心肌纤维化中的具体分子机制及转归。我们建立大鼠非人工通气升主动脉缩窄致压力超负荷心肌肥厚、纤维化动物模型，并解除缩窄制作卸压力负荷模型，观测大鼠心肌在此超负荷－卸负荷过程中心功能、心肌病理改变、间质血管生成、间质纤维化及KLF15、TGF-β、CTGF细胞因子表达水平变化情况；体外培养大鼠心肌成纤维细胞，建立促心肌成纤维细胞肥大模型，构建干涉和过表达KLF15腺病毒载体并转染，分别进行各组细胞爬片染色观察，Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维含量及KLF15、TGF-β、CTGF、MRTF-A细胞因子蛋白表达水平检测。结果：在动物模型实验中，与对照组相比，压力超负荷时，KLF15表达下降，TGF-β、CTGF表达均增强，并引起心功能各项指标减低，心肌肥大、纤维增生，新生血管密度降低，而卸负荷后，上述变化恰与之相反；在该细胞模型实验中，过表达组KLF15表达水平明显增高，TGF-β、CTGF及MRTF-A表达水平降低，心肌细胞肥大、纤维化表现显著减轻，而干涉组各细胞因子变化恰与之相反，有更重的心肌细胞肥大、纤维化表现。结论在机械性或代谢性因素所致的心肌重塑过程中，KLF15通过调节TGF-β、CTGF等细胞因子表达及间质血管生成，改善甚至逆转心肌纤维化，提高心脏功能。