CpG ODN对病理性心肌肥大的改善作用及其分子机制研究

病理性心肌肥大是心肌细胞对多种病理刺激的一种适应性反应，在初期具有一定的代偿意义, 但持续性心肌肥大最终可导致扩张性心肌病、心衰和猝死。因此，探讨其发生机制，寻求合理的防治措施是目前研究的热点领域。CpG ODN是含有非甲基化胞嘧啶－鸟嘌呤基序的单链脱氧寡核苷酸，其主要通过与TLR9的结合发挥刺激活化作用。本课题的前期结果显示，在细胞及动物模型中，CpG ODN的预刺激能够有效的改善由异丙肾上腺素诱导所致的病理性心肌肥大。本课题将就此展开研究，在充分考察CpG ODN对心肌肥大作用的基础上，综合利用Western-blot、实时PCR及免疫荧光等技术对相关的信号传导通路蛋白进行检测，并对其中的关键性蛋白以基因沉默或特异拮抗的方法明确其作用，从而阐明CpG ODN调控作用的分子机制。预期目标将为病理性心肌肥大的防治提供新的理论基础和药物靶标。因此本研究预期成果具有广泛的科学和社会意义。

在国家自然科学基金的支持下，我们研究发现，CpG ODN的预处理可以通过激动PI3K-Akt信号传导通路从而有效的缓解病理性心肌肥大的发生并改善心脏功能。在体外研究中，经过CpG ODN的孵育可以显著的抑制由ISO诱导所致的胚胎基因ANF和Belta-MHC分子的表达，心肌细胞的表面积也显著的缩小。而PI3K的抑制剂LY294002可有效的拮抗CpG ODN的心肌保护作用。在整体动物模型中，经CpG ODN预刺激后小鼠的心脏功能与模型组明显改善，其ANF表达，HW和HW/BW明显下降，心脏坏死和炎性细胞浸润也相对减轻。Western blot的结果显示，CpG ODN处理组的小鼠心脏的Akt的磷酸化水平明显上调。总之，CpG ODN的预刺激缓解了ISO诱导所致的心肌肥厚，该种作用同其刺激的PI3K-Akt的活化有关。.在此基础上，我们进行了含有多个茎环结构的新型CpG ODN的设计与筛选工作。依据其功能和结构的的不同，CpG ODN可分为A，B和C三个型别，关于CpG ODN的结构与功能的研究成为了热点问题。我们设计了一系列含有多个茎-环结构的新型CpG ODN，并通过分别B细胞增生实验和IFN分泌实验考察该类型CpG ODN的刺激活性。结果表明，含多个茎-环结构的CpG ODN DSL-01和DSL-03分别表现出强效B型C型CpG ODN的特点。进一步的，流式细胞仪的检测显示该两种CpG ODN可以有效的刺激人PBMC中B细胞、NK及DC细胞的活化并上调CD80，CD86及HLA-DR的表达。而且该CpG ODNs在多种动物中的脾细胞或PBMC中均表现出良好的刺激活性。.最后，我们开展了运动训练对心脏保护作用的时效性研究。我们以动物转轮建立小鼠的运动模型，模型组小鼠每天跑步锻炼2.5小时，共训练4周。运动4周后，我们分别在小鼠休息0天，1周，2周及4周后给予皮下注射ISO来诱导病理性心肌肥大。结果显示，运动小鼠的心脏功能与ISO单独处理组明显改善，HW/BW、HW/LW及HW/TL明显下降，胚胎基因的表达及心肌细胞的坏死也明显减轻。该种保护作用可持续2周。Western-blot的结果显示，运动小鼠的心脏组织中eNOS的磷酸化水平显著增高可持续2周。以上的结果表明，eNOS磷酸化水平的增高参与了运动训练产生的心脏保护作用。