从JAKs-gp130-STAT3信号通路研究鹿红方改善慢性心力衰竭心脏间质重构的机制

Recent studies suggest that proliferation and differentiation of cardiac fibroblasts result in interstitial remodeling are hard-core of pathogenesis in chronic heart failure,which is more important than myocardial remodeling.This research group confirmed LUHONG prescription can improve myocardial remodeling and interstitial remodeling in chronic heart failure;this research also suggests that mechanism of myocardial remodeling related to the improvement of energy metabolism in a previous study,however,the mechanisms of interstitial remodeling is unclear.So this project puts forward scientific hypothesis: LUHONG prescription may directly effect on cardiac fibroblasts by JAKs-gp130-STAT3 signal pathway and regulate proliferation and differentiation of fibroblast to intervene in interstitial remodeling in an autocrine form; or effect on myocardial cells to regulate fibroblast indirectly by paracrine pathway; or both.In vivo experiment (heart failure after myocardial infarction model), in vitro experimental (myocardial cells and cardiac fibroblasts), observing JAKs gp130 - STAT3 pathway (gp130, JAKs, STAT3, etc.)and the paracrine/autocrine factors(CTGF, TSP1 , TIMP1, bFGF, TGFβ1, AngII etc.) effect on interstitial remodeling.In order to make clear the mechanism of LUHONG prescription , for providing new scientific connotation in T.C.M. to preventive treatment chronic heart failure.

当前研究认为，心脏成纤维细胞增殖分化导致的心脏间质重构是慢性心力衰竭心脏重构的核心病理机制，较心肌重构更重要。课题组既往研究证实鹿红方能同时改善慢性心力衰竭间质重构和心肌重构，其改善心肌重构的机制与能量代谢有关，而间质重构的机制尚未明确。本项目提出：鹿红方可能通过JAKs-gp130-STAT3信号通路直接作用于心脏成纤维细胞，以自分泌形式调控成纤维细胞增殖分化干预间质重构；或作用于心肌细胞，以旁分泌途径间接调控成纤维细胞；或兼而有之。通过在体实验（心梗后心衰模型）、体外实验（心肌细胞、成纤维细胞）观察JAKs-gp130-STAT3信号通路(JAKs、gp130、STAT3)及心脏细胞旁分泌/自分泌因子(CTGF、TSP1、TIMP1、bFGF、TGFβ1、AngII)对心脏间质重构的影响，以明确鹿红方改善心力衰竭间质重构的机制，为中医药防治慢性心力衰竭赋予新的科学内涵。

背景：心脏成纤维细胞增殖分化导致心脏间质重构是心力衰竭心脏重构的核心病理机制，较心肌重构更重要。课题组既往研究证实鹿红方同时改善心力衰竭间质重构和心肌重构，其改善心肌重构的机制与能量代谢有关，而间质重构的机制尚未明确。本项目提出：鹿红方可能通过gp130/JAKs/STAT3信号通路直接作用于成纤维细胞，以自分泌形式调控成纤维细胞增殖分化干预间质重构；或作用于心肌细胞，以旁分泌途径间接调控成纤维细胞；或兼而有之。.方法：结扎冠状动脉制备梗死后心力衰竭大鼠模型，并分离成纤维细胞。从2-3天日龄的SpragueDawley大鼠分离乳鼠心肌细胞，利用异丙肾上腺素干预制备心肌细胞肥大模型。组织学检查评价心肌纤维化程度，心脏彩超及血流动力学评价大鼠心脏功能。分别使用western blot和免疫荧光检测gp130/JAKs/STAT3通路蛋白、RT-PCR检测通路下游因子（CTGF、TSP-1及TIMP1）、ELISA检测血清或细胞上清液中CTGF、TSP-1及TIMP1的表达情况。分别采用肥大心肌细胞条件培养基及正常培养基培养成纤维细胞，CCK-8试剂盒检测成纤维细胞活性，RT-PCR检测细胞胶原表达情况。.结果：鹿红方干预4周后，心衰大鼠心功能明显改善；同时三色染色证实鹿红方明显抑制心肌纤维化。鹿红方上调心肌组织gp130、JAK1、JAK2及STAT3蛋白表达，下调通路下游因子（CTGF、TSP-1及TIMP1）的表达。细胞实验证实：鹿红方上调心肌细胞、下调成纤维细胞gp130/JAKs/STAT3通路表达，进而下调肥大心肌细胞和心衰大鼠成纤维细胞CTGF、TSP-1及TIMP1表达。不论是采用条件培养基还是正常培养基培养成纤维细胞，鹿红方均抑制成纤维细胞增值和胶原合成。.结论：鹿红方抑制心衰大鼠心脏间质重构，其机制与双向调节心肌细胞和成纤维细胞gp130/JAKs/STAT3信号通路相关：①通过上调心肌细胞gp130/JAKs/STAT3信号通路，以旁分泌方式间接抑制心脏成纤维细胞增殖和胶原合成；②下调心脏成纤维细胞gp130/JAKs/STAT3信号通路，以自分泌方式抑制心脏成纤维细胞增殖和胶原合成。本研究为鹿红方治疗心力衰竭提供更坚实的生物学基础，为中医药防治慢性心力衰竭赋予新的科学内涵。