Notch4在心肌重构中的作用及其机制研究

Cardiac remodeling plays a key role in the process of heart failure. During cardiac remodeling, several signaling pathways are involved, and these signaling pathways cross-talk and integrate. Notch4 regulates a number of signaling pathways, however, currently there is no report describing the role of Notch4 in cardiac remodeling. Our preliminary data indicated that Notch4 was increased in cardiac remodeling, and mice with Notch4 deficiency had attenuated cardiac remodeling. We hypothesized that Notch4 was closely involved in the process of cardiac remodeling. In this project, we will use adeno-associated virus carrying Notch4 to overexpress Notch4 in the hearts, and knock down or overexpress Notch4 in the cardiomyocytes in vitro using adenoviral vectors to further decipher the role and mechanism of Notch4 in cardiac remodeling. In view of the finding in our preliminary study that reduced activation of signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) in Notch4 knockout mice was observed, we used Notch4/STAT3 double knockout mice to confirm the role of STAT3 in Notch4-mediated cardiac remodeling. Our study will demonstrate the role and mechanism of Notch4 in cardiac remodeling, and provide new therapeutic targets for the treatment and prevention of cardiac remodeling.

心肌重构是心力衰竭的关键病理生理过程。心肌重构过程中信号通路相互作用，形成错综复杂的信号传输网络。Notch4参与多条信号通路的调控，然而目前尚无Notch4与心肌重构的相关报道。本项目组前期研究发现：Notch4在心肌重构过程中表达上调，利用Notch4敲除小鼠发现Notch4敲除后心肌重构减轻。本项目提出假设：Notch4参与心肌重构的发生发展。本项目中，我们将利用腺相关病毒在心肌组织过表达Notch4进一步确证其在心肌重构中的作用，在细胞水平沉默或过表达Notch4以探究其调控心肌重构的机制。在前期实验发现Notch4敲除后心肌组织STAT3活化减弱的基础上，利用Notch4/STAT3双敲小鼠进行验证。本项目将阐明Notch4在心肌重构中的作用及其机制，为防治心肌重构提供新的靶点。

心力衰竭是高血压、冠心病、心肌病等多种心血管疾病的最终结局。尽管目前临床药物和器械辅助治疗可延缓心衰进程，心衰患者的总体预后仍很差。心肌重构贯穿心脏损伤的始终，是心血管疾病进展为心力衰竭必然经历的病理生理过程。心肌重构是指心脏在损伤或血液动力学异常时，从基因到结构的重建，最终导致心脏大小、形状和功能发生改变。需要深入研究心肌重构的分子调控机制，以发现心肌重构和心力衰竭治疗的新靶点。Notch受体家族是一种高度保守的膜蛋白受体，与心血管疾病关系密切。然而Notch4目前的研究多局限在发育等领域，Notch4在心肌重构中的作用尚无研究报道。.本项目发现Notch4在心肌重构过程中表达上调。为探讨Notch4在小鼠心肌重构中的作用，我们从JAX实验室获得Notch4敲除小鼠，进行胸主动脉缩窄术构建小鼠心肌重构模型，发现Notch4敲除后减轻压力负荷和血管紧张素II（Ang II）所致小鼠心肌重构，改善小鼠心功能。为探讨心肌细胞源性的Notch4在心肌重构中的作用，我们构建了携带Notch4胞内段（NCID4）的腺相关病毒-9（AAV-NCID4），然后尾静脉注射至敲除小鼠体内，结果显示敲除小鼠心肌特异性过表达NCID4后，心肌重构加重。这表明心肌源性的Notch4胞内段NICD4是介导小鼠心肌重构的。接下来我们构建心肌细胞特异性转基因小鼠，发现心肌特异性过表达NCID4加重心肌重构。利用原代大鼠心肌细胞，我们发现沉默Notch4抑制心肌细胞肥大，过表达NICD4加重心肌细胞肥大。为了寻找NICD4潜在的靶分子，我们在心肌细胞内过表达NICD4，利用IP-LC MS/MS技术，发现NICD4与ITGB1存在相互作用。本项目的研究为心肌重构的发病机制提供新的理论依据，为防治心肌重构提供新的方向。