SDF-1β通过KLF15预防2型糖尿病心肌纤维化的研究

The pathogenesis of diabetic cardiomyopathy (DCM) is complicated, for which both apoptosis and fibrosis played an important roles. Stromal cell derived factor - l (SDF-1) is one of the members of chemokine superfamily. Previous studies had focused on its potential treatment of ischemic heart disease by facilitating stem cell mobilization via its CXCR4 receptor. Our published study confirmed that its subtype SDF-1β played a directly protective effect on cardiac apoptosis of type 2 diabetes (T2DM) predominantly via its CXCR7 receptor. Our preliminary study showed that SDF-1β can inhibit high-fat-induced cardiomyocyte fibrosis and can upregulate the expression of Krüppel-like factor 15 (KLF15) in cardiomyocytes. Therefore, we hypothesize that KLF15 plays a pivotal role in the prevention of T2DM-induced cardiac fibrosis by SDF-1β. The present study will take KLF15 as the research target and systematically study its role in the prevention of T2DM-induced cardiac fibrosis by SDF-1β. This study will provide important experimental and theoretical evidence for clinical application of SDF-1β to prevent DCM.

糖尿病心肌病（DCM）发病机制复杂，凋亡和纤维化在其中发挥重要作用。基质细胞衍生因子-l（SDF-1）是趋化因子超家族成员之一，关于其对心脏系统影响，既往研究集中在其通过经典受体CXCR4辅助动员干细胞治疗缺血性心脏病，而申请人前期研究率先证实其亚型SDF-1β对2型糖尿病（T2DM）所致心肌细胞凋亡具有直接的保护作用，这种作用是通过其另一受体CXCR7实现的。申请人最新研究发现：SDF-1β能够抑制高脂引起的心肌细胞纤维化，并能够上调心肌细胞Krüppel样因子15（KLF15）的表达。据此，我们提出科学假设：KLF15在SDF-1β抑制T2DM致心肌纤维化过程中发挥着关键作用。我们将以KLF15为靶点，系统研究其在SDF-1β抑制T2DM致心肌纤维化过程中发挥的作用，进而阐明SDF-1β预防T2DM致心肌纤维化的机制。本研究将为SDF-1β应用于临床防治DCM提供重要的实验及理论依据。

背景：糖尿病性心肌病（DCM）是糖尿病患者的常见并发症，而心肌纤维化是其主要的病理变化。目前针对DCM尚无有效的治疗方法，糖尿病导致心肌纤维化的机制仍有待进一步研究。.研究方法：本研究将以KLF15为靶点，选取8周龄的C57BL/6J雄性小鼠和心脏特异性Klf15基因敲除（Klf15-cKO）的雄性小鼠，并连续喂养高脂饮食（HFD，脂肪含量为60％kcal）或正常饮食（ND，脂肪含量为10％kcal）3个月，然后注射STZ或溶媒对照。5天后，高血糖小鼠（禁食3 h血糖≥250mg/dL）被定义为2型糖尿病（T2D）。所有接受HFD或ND持续6个月的T2D小鼠和对照小鼠接受SDF-1β（5mg/kg）或溶媒对照尾静脉注射，每周两次，持续3个月。9个月的研究结束时，测量心脏功能后，对小鼠实施安乐死后收集心脏组织。同步开展体外实验，将H9c2细胞暴露于棕榈酸盐（Palmitate），模拟T2D的体内条件。.重要结果：SDF-1β能够改善野生型T2D小鼠和Klf15-cKO/T2D小鼠的心功能，减轻野生型T2D小鼠的心肌细胞纤维化，并阻止野生型T2D小鼠引起的心肌KLF15表达下调，在Klf15-cKO/T2D小鼠中，心肌纤维化加重，SDF-1β对T2D引起的心肌纤维化的保护作用消失，证明了KLF15在SDF-1β预防T2D致心肌纤维化过程中发挥直接的保护作用。用相关siRNA预处理H9c2细胞，然后用Palmitate和/或SDF-1β处理，表明SDF-1β通过其受体CXCR7介导的p38βMAPK活化进而抑制Palmitate诱导的心肌纤维化。.关键数据：条件性基因敲除心脏特异性Klf15基因恶化了T2D引起的小鼠心功能异常，并加剧了T2D引起的小鼠心肌纤维化；SDF-1β对Klf15-cKO/T2D小鼠心肌纤维化的保护作用消失，但SDF-1β仍然对Klf15-cKO/T2D小鼠的心功能仍有保护作用。体外研究发现SDF-1β通过其受体CXCR7介导的p38β MAPK活化进而上调KLF15表达、从而抑制Palmitate引起的H9c2心肌细胞纤维化.科学意义：阐明了SDF-1β预防T2D致心肌纤维化的机制，为治疗DCM找到全新的分子靶点，并为SDF-1β应用于临床防治DCM提供重要的实验及理论依据。