心肌细胞促进成纤維细胞胶原蛋白表达在糖尿病心肌病发生中的作用及分子机制

One of the hall mark pathological features of diabetic cardiomyopathy is myocardial fibrosis. However, the detailed mechanism involved in the development of myocardial fibrosis in diabetes mellitus (DM) is not clear. Cell-cell communication between cardiomyocyte and cardiac fibroblast has been reported plays important roles in heart development and myocardial remodeling. Whether the cardiomyocyte-fibroblast communication plays role(s) in the pathogenesis of diabetic cardiomyopathy remains unknown. Our preliminary study indicates that myocardial levels of HMGB1 is increased while the levels of IL-33 is decreased in mice with DM. Based on the preliminary data we hypothesized that DM promotes cardiomyocytes to increase HMGB1 expression and releasing by which interacts with TLR4 of cardiac fibroblasts via paracrine. The resultant of the cardiaomyocyte-cardac fibroblast interaction is down regulation of IL-33 expression in cardiac fibroblasts. The decreased myocardial IL-33 could promote cardiac fibroblast collagen expression, myocardial fibrosis and the development of diabetic cardiomyopathy. We will use mouse model of DM and treating cardiomyocyte-cardiac fibroblast co-culture system with high glucose to test the hypothesis. 　　 The proposed study includes following specific aims: 1) to determine whether the cardiomyocytes can interact with the cardiac fibroblasts and actively paticipate in the pathogenesis of diabetic cardiomyopathy by affacting the function of the cardiac fibroblasts. 2) to evaluate whether cardiomyocytes interact with cardiac fibroblasts through extracellular HMGB1/TLR4/IL-33 axis. 3) to explore the role of extracellular HMGB1/TLR4/IL-33 axis in collagen production by cardiac fibroblasts in the diabetic condition and the signaling pathway involved in collagen expression. Specifically， we will target the DGKzeta/DAG/PKCbeta pathway. The results of this proposal will provide us with novel strategic information for the treatment of the diabetic cardiomyopathy.

心肌纤维化是糖尿病心肌病的典型病理特征之一，其发病机制未明。心肌细胞与成纤維细胞相互交流可以影响彼此的功能，但是，目前不清楚心肌细胞能否影响成纤维细胞的功能而参与糖尿病心肌纤維化。本研究假设是糖尿病高血糖致心肌细胞增加HMGB1的表达和释放，并进一步通过旁分泌作用于成纤維细胞TLR4受体，导致成纤維细胞IL-33表达下调，促进成纤維细胞胶原蛋白合成增加、心肌纤维化。我们将用链佐星诱发小鼠糖尿病和高糖刺激心肌细胞-心肌成纤维细胞共培养系统， 用细胞和分子生物学手段从以下几方面探索糖尿病心肌病的发病机制：1）研究心肌细胞是否通过影响成纤维细胞功能而参与糖尿病心肌病的形成；2）明确糖尿病时心肌细胞是否通过HMGB1/TLR4/IL-33 细胞外信号链影响成纤维细胞的功能；3）探索HMGB1/TLR4/IL-33 细胞外信号链参与糖尿病心肌纤维化发生的分子机制。研究结果将为该病的治疗提供新思路。

糖尿病是临床常见的慢性代谢性疾病。 糖尿病所致心肌纤维化是糖尿病心肌病的典型病理特征之一，其发病机制未明。本课题研究中， 我们利用小鼠糖尿病模型和用高浓度葡萄糖刺激心肌细胞-心肌成纤维细胞共培养系统， 探索了心肌细胞在糖尿病心肌纤维化中的作用， 特别研究了HMGB1/TLR4/IL-33 信号轴在心肌细胞与成纤維细胞相互交流可以影响彼此的功能。 ..本课题按计划如期启动，并圆满完成了研究计划内容。 ..作用研究发现：1）糖尿病条件下心肌细胞表达HMGB1增加并向细胞外释放， 细胞外HMGB1通过作用于心肌成纤维细胞的TLR4介导了心肌细胞-成纤维细胞相互作用。 导致成纤维细胞IL-33表达降低， 胶原蛋白合成增加，促进心肌组织纤维化， 心功能降低； 2）糖尿病条件下心肌细胞表达HMGB1受到PI3K/Akt 信号通路的调控； 成纤维细胞的功能而参与糖尿病心肌纤維化。3） 而心肌成纤维细胞IL-33水平降低又导致PKC beta的激活而刺激胶原蛋白的表达。本研究结果进一步明确了糖尿病心肌病发病的细胞分子机制，靶向控制HMGB1/TLR4/IL-33有望成为改善糖尿病心功能不全的新而有效的治疗靶位。..与本课题相关的研究成果以下列形式发表：1）论文6篇 （其中SCI论文4篇， 中华系列论文1篇， 国内一般刊物1篇）； 2） 研究成果参加国际会议交流2次；3）国内会议交流6次， 其中一篇获“江苏省心血管病年会”优秀论文。 上述成果发表时已注明本课题资助号：81370333 ..本项目经费用于培养博士研究生1名， 硕士研究生6名； 研究生毕业论文也已注明本课题资助号：81370333