Notch1信号通路通过调节炎症反应参与心肌纤维化的发生发展

Recent findings have demonstrated a critical role of Notch signal pathway not only in the inflammatory diseases, but also in the adult myocardial diseases such as myocardiac fibrosis. It is known that inflammation can lead to myocardiac fibrosis, and then, would the Notch pathway be a regulatory signal of myocardiac fibrosis induced by inflammation？Our preliminary study found that cardiac hypertrophy by Angiotensin II infusion caused lower mRNA levels of IL-1 and TNF-ɑ in myocardial tissue of Notch1+/- mice than that of WT mice, in addition cellulose deposition and TGF-β express were the same tendency. Therefore, we have a hypothesis that the Notch1 pathway involved in the myocardiac fibrosis by regulated the inflammatory reaction. In the present study, using primary cardiomyocytes pretreated with DAPT, a Notch signal inhibitor, and with Jagged1, a Notch signal agonist, Notch1+/- mice and WT mice Ang II-induced myocardial fibrosis, first we want to study the changes of Notch pathway and inflammatory factor, and their relationships；second, we want to study the inflammatory response and myocardial fibrosis, when the Notch signal be inhibited and activated. This subject is put forward for that the Notch1 signal regulated the inflammatory response in the development of myocardial fibrosis, and suggest that it may be a potential therapeutic target for the treatment of cardiac hypertrophy and heart failure.

研究发现Notch通路不仅调节炎症性疾病，而且参与高血压心肌纤维化过程，已证实炎症可以导致心肌纤维化，那么Notch通路是炎症导致心肌纤维化的信号转导通路之一吗？预实验发现Notch1+/-小鼠在血管紧张素II(Ang II)刺激后，心肌组织中IL-1β和TNF-ɑ的mRNA水平、纤维素沉积和TGF-β表达均明显比WT小鼠低。提示Notch1通路可能通过调节炎症反应参与心肌纤维化的发生发展。本课题拟在体外心肌成纤维细胞、Notch1+/-小鼠、WT小鼠，用抑制剂DAPT和激动剂Jagged1预处理，再用Ang II诱导心肌纤维化，研究Notch1通路与炎症在心肌纤维化中的相互作用，以明确Notch1信号是通过调节炎症反应参与心肌纤维化过程。如证明Notch1信号是炎症导致心肌纤维化的信号通路之一，将为高血压心肌重塑发病机制提供新的理论依据，提示调节Notch通路可能是治疗该疾病的新靶点。

心肌重塑（Myocardial remodeling）是原发性高血压心脏病的主要病理学改变，又是高血压维持、恶化及心衰发生的结构基础。其宏观表现为心室壁的增厚及心肌重量的增加，组织上表现为心肌细胞肥大、凋亡、坏死和心肌纤维化。研究表明肾素-血管紧张素-醛固酮系统、炎症反应、氧化应激等多种因素参与心肌重塑调控机制，各因素之间相互影响。近年来有研究表明，能量代谢参与了心肌重塑的发生，即随着心肌负荷加重，心肌细胞的主要能量供给从脂肪酸氧化供能转变为葡萄糖代谢。这种适应性的改变在紧急情况下有利于心脏功能的维护，但是持续存在的负荷将使能量代谢永久改变，心肌结构随之改变，最终将导致心力衰竭。AMPK信号通路是细胞的能量变化感受器，调节糖原、脂肪酸及蛋白质代谢，对心血管系统功能也起重要调节作用。Notch信号通路是进化中高度保守的信号转导通路，是介导相邻细胞之间直接接触的主要信号通路之一，在调控细胞增殖、分化和凋亡中起着关键的作用。保持Notch信号处于正常水平对维持正常的心脏形态至关重要。有研究提示Notch1 信号通路也参与调节能量代谢过程。基于目前研究，我们提出假设：Notch1 信号与AMPK信号通路共同参与了心肌重塑的发生发展过程。本实验用WT小鼠、Notch-/+小鼠的TAC模型及AngII高血压模型上，研究Notch1和 AMPK信号通路在心肌重塑过程中的作用机制及其相互调节作用。结果表明Notch1信号通路在TAC手术诱导的负荷性心肌重塑中被激活，参与了其病理过程。Notch1信号通路被γ-分泌酶抑制剂DBZ抑制后，TAC术后心肌肥厚程度增加，炎症和纤维化加重，提示Notch1信号通路具有抗心肌重塑的作用，这与文献报道一致。AMPK信号通路在TAC过程中也被激活，但Notch1信号通路被抑制后，AMPK信号通路随之降低。用免疫共沉淀的方法研究Notch1信号通路与AMPK信号通路之间的相互作用关系，实验发现Notch1可以与AMPK的上游分子LKB1相互作用，形成复合体。提示Notch1与AMPK信号通路之间可以相互作用，并且Notch1可能是通过LKB1激活AMPK信号通路。本实验结果揭示了Notch1在心肌重塑中起保护作用，可能为心肌重塑的机制研究提供新的思路，为临床治疗提供新的靶点。