终末期肾病铁过载介导氧化应激致心肌纤维化机制的心脏磁共振研究

Myocardial fibrosis is the leading cause of death in end-stage renal disease (ESRD), and oxidative stress could be a key factor in myocardial fibrosis progression, moreover, iron overload is an important initiator of oxidative stress. Currently, the “iatrogenic iron overload” are neglected in taking iron supplements to cure renal anemia in clinical practice. Our Previous study found that the iron deposition in ESRD patients were significantly higher compared to normal subjects, as well as myocardial fibrosis. Therefore, we suppose that iron overload could accelerate cell apoptosis by activing the oxidative stress resulting in myocardial fibrosis. The purpose of this program was to combine T2* mapping with T1rho mapping to dynamically evaluate the relationship between iron overload and oxidative stress reaction and quantify the activated oxygen radicals with myocardial fibrosis, in order to illuminate the role of “iatrogenic iron overload” in myocardial fibrosis progression. This study will provide a dynamic non-invasive biomarker to assess the iron overload and myocardial fibrosis in vivo, so as to provide a theoretical basis to clarify the mechanism of myocardial fibrosis and a theoretical foundation for potential early diagnose as well as prognosis estimation.

心肌纤维化是终末期肾病患者的主要致死原因，氧化应激是引起心肌纤维化的关键因素之一，而铁过载是氧化应激的启动因素。当前临床上应用铁剂治疗肾性贫血，却忽视了“医源性铁过载”带来的危害，且缺乏相关研究。我们前期研究发现终末期肾病患者心肌铁含量较正常人明显增加，并且心肌纤维化更加显著。因此我们推测铁过载可通过启动氧化应激，加速细胞凋亡，最终导致心肌纤维化。本项目拟在慢性肾衰家兔模型上，联合心脏磁共振T2*mapping及T1rho mapping技术，在体动态观察铁过载与氧化应激发生的时序和量化关系，分析氧化应激水平与心肌纤维化之间的定量关系，以期阐明“医源性铁过载”在心肌纤维化演进中的作用和地位。本研究将提供一种动态、活体评价心肌铁过载和心肌纤维化影像标志物，为最终阐明心肌纤维化的发病机制提供理论基础，为临床早期诊治及预后判断提供理论依据。

心肌纤维化是多种心血管疾病发展终末期心脏的病理改变。也是终末期肾病（ESRD）患者的主要致死原因，约 71%的患者最终将死于心血管并发症，且预期寿命缩短长达 21.3 年。ESRD 患者由于存在肾性贫血，使用促红细胞生成素治疗后往往伴随着“功能性铁缺乏”，因此会进行静脉补铁治疗，但这容易造成“医源性铁过载”。补铁导致细胞铁过载后，这些具有催化活性的游离铁可通过 Fenton 反应催化生成代表 ROS的羟基和烷氧基等。ROS 可激活核因子 NF-κB，后者又可活化炎症细胞，使 TNF-α、IL-1β、IL-6 等炎症因子表达增加，触发细胞慢性炎症反应，破坏线粒体和溶酶体，进一步损伤心肌细胞。我们研究发现肾衰补铁的小鼠心肌铁含量较正常鼠明显增加，并且心肌纤维化更加显著。因此我们推测，铁过载可能是启动氧化应激的关键因素，通过“心肌铁过载—氧化应激—心肌纤维化”通路，加速细胞死亡，最终导致心肌纤维化。.白细胞介素11（IL-11）是IL-6细胞因子超家族成员之一。最初发现IL-11能够促进血小板生成，近几年，IL-11又被发现与多种器官纤维化发生发展密切相关。但对于IL-11与心肌纤维化的关系国内报道尚少。本研究将C57小鼠随机分成4组，每组15只：假手术组、手术组（肾切除术组）、铁过载组（肾切除术+补铁组）、抑制组（肾切除术+补铁+AAV9-MiR-IL11）和激动组（肾切除术+补铁+AAV9-MiR-IL11+rmIL-11）。采用右肾切除+左肾次全切除法（5/6肾大部切除术）制备小鼠慢性肾衰模型，术后8周出现持续血肌酐、尿素升高、肾脏病理见肾小球硬化，肾间质纤维化等终末期肾病表现。Masson染色检测各组小鼠的纤维比率，免疫组化检测心肌组织Ⅰ、Ⅲ型胶原蛋白表达，Western Blot检测各组大鼠心肌组织中α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA) 、波形蛋白（Vimentin）、纤维连接蛋白(Fibronectin)、IL-11的表达。在体外实验中，我们在心肌成纤维细胞上进行进一步的验证。我们研究发现铁过载可以通过激动IL-11信号，促进肾衰小鼠的心肌纤维化。