骨髓间充质干细胞通过VEGF抗心肌肥大的分子机制研究

Myocardial hypertrophy is an independent risk factor for cardiovascular disease. Here, our data revealed that BMSCs caused inhibition of molecular remodeling and restored cardiac functions in hypertrophic hearts, which is attributed to the secretion of VEGF. However the present study did not elucidate how BMSCs serve to trigger activation of the signaling pathway through activating a gene expression program to boost production of VEGF in cardiac cells, and did not elucidate whether the VEGF increased in NRVCs plays a central role in the antihypertrophic effect of BMSCs. In addition，the present study did not clarify the molecular mechanism of reducing calcium in cardiac cells. Pursuant to which the group proposed assumptions: BMSC promote expression of VEGF in cardial cells by SDF - 1 / CXCR4, VEGF and VEGFR1 combination activate the PKG - 1 signaling pathways then inhibit cardiac intracellular calcium increase. This project intends to carry out the following work: to reveal the molecular mechanisms of BMSC promoting expression of VEGF in cardiac cells; clearify the role of VEGF expression in cardiac cells in the process of BMSC resistance hypertrophy; detected the PKG - 1 related signaling pathway，to reveal the molecular mechanism of BMSC reduce intracellular calcium in the cardiac cells. The significance of this project is to provide the molecular mechanism of BMSC against myocardial hypertrophy and provide a new target for the treatment of cardiovascular disease and theoretical basis.

心肌肥大是众多心血管疾病的独立危险因素，申请人前期研究发现BMSC可以通过旁分泌VEGF来抑制心肌细胞肥大的发生及发展，然而前期结果并未阐明VEGF抑制肥大心肌细胞内钙上调的分子机制。虽然前期研究表明BMSC可以促进心肌细胞VEGF过表达，但亦未阐明具体分子机制及心肌细胞自身过表达的VEGF是否参与BMSC抗心肌肥大的过程。本课题组提出假设：BMSC通过SDF-1/CXCR4轴促进心肌细胞VEGF过表达，来源于BMSC与心肌细胞的VEGF共同参与BMSC抗心肌肥大的过程，VEGF通过与VEGFR1结合激活PKG-1信号通路抑制心肌细胞内钙的上调进而抑制心肌细胞肥大的发生及发展。本课题通过探讨VEGF过表达及其降低肥大心肌细胞内钙的分子机制，以及心肌细胞过表达VEGF在BMSC抗肥大过程中的作用，从而进一步完善BMSC对抗心肌肥大的调控信号网络，为心血管疾病的防治和新药设计提供更多线索。

背景：心肌肥大与多种心血管疾病的发展过程有关，是心肌缺血、心律失常和心源性猝死的独立危险因素，有效抑制以及逆转该过程对预防和治疗病理性心肌肥大及相关心脏疾病有着重要的现实意义。申请人前期研究首次发现：BMSCs能够通过旁分泌机制抑制心肌肥厚；BMSCs与心肌细胞共培养后VEGF过表达，VEGF通过VEGFR1抑制心肌肥厚。据此本课题组提出假设：BMSCs与心肌细胞相互作用促进VEGF过表达。VEGF通过VEGFR1激活PKG-1进而抑制Ca2+/CaN/NFATc-3通路抑制心肌肥大的发生及发展。主要研究内容：利用ISO这一刺激因素，制作心肌细胞以及大鼠心肌肥大模型。利用腺病毒抑制SDF-1、VEGF过表达，通过Real-time PCR、Western blot、免疫荧光等方法，鉴定心肌细胞以及心肌组织变化。利用PKG-1抑制剂，采用流式细胞术检测细胞内钙水平变化。通过基因芯片进一步分析可能存在的分子机制。重要结果：通过ISO成功诱导乳鼠原代心肌细胞以及大鼠心肌肥大模型。体内、体外实验证实抑制VEGF过表达后，BMSCs抑制心肌肥大的作用被消除。VEGF通过PKG-1抑制Ca2+心肌细胞内钙水平。科学意义：本研究将为心肌肥大的预防和治疗提供新靶点和理论依据。