IL-37调控mtDNA-TLR9通路在糖尿病心肌病心肌纤维化中的作用和机制研究

Cardiomyocytes contributing to fibroblast activation involves in the fibrosis of diabetic cardiomyopathy (DCM); Mitochondrial DNA (mtDNA) promotes fibrosis by activating TLR9 of fibroblast. Previous studies have found that IL-37 alleviated myocardial fibrosis of DCM in mice, and inhibited the release of mtDNA from cardiomyocytes treated with high-glucose.In this study, we hypothesize that IL-37 inhibits myocardial fibrosis by inhibiting the interaction of mtDNA-TLR9 between cardiomyocytes and fibroblasts. We induce Type 2 diabetes in mice, 1. Affirm the effects of IL-37 on myocardial fibrosis in DCM by inducing IL-37 overexpression in myocardium; 2.Prove that IL-37 inhibits myocardial fibrosis in DCM by intervening mtDNA-TLR9 with IL-1R8-/-mice, TLR9-/- mice and TLR9 agonist; 3. By cardiomyocytes-fibroblast co-culture system, the mtDNA-TLR9 interaction between them and the intervention role of IL-37 are investigated. By above research, it is expected to clarify the role and mechanism of IL-37 in the myocardial fibrosis of DCM, and provide new intervention targets and experimental basis for the prevention and treatment of DCM.

心肌细胞影响成纤维细胞激活参与DCM心肌纤维化过程，mtDNA激活成纤维细胞TLR9促进纤维化发生。我们前期研究发现，IL-37可以抑制DCM小鼠心肌纤维化，以及高糖诱导的心肌细胞mtDNA释放。本研究假设：IL-37通过调控心肌细胞-成纤维细胞mtDNA-TLR9通路抑制DCM心肌纤维化。拟构建Ⅱ型糖尿病小鼠模型，①应用AVV9-IL-37腺病毒介导心脏过表达IL-37，明确IL-37在DCM心肌纤维化中的作用；②利用IL-1R8-/-小鼠、TLR9-/-小鼠、TLR9激动剂，证明IL-37抑制mtDNA-TLR9通路改善DCM心肌纤维化作用；③体外心肌细胞成纤维细胞共培养，证实mtDNA-TLR9通路作用及IL-37的干预效果。通过上述研究，有望阐明IL-37在DCM心肌纤维化中的作用机制，为DCM的防治提供新的干预靶点和实验依据。

通过高脂加低剂量链霉素注射构建糖尿病心肌病模型，我们分别以外源性IL-37、心肌细胞特异性过表达IL-37、心脏成纤维细胞特异性过表达IL-37三种干预方式，观察IL-37对糖尿病心肌病心肌纤维化保护作用。我们利用超声心动图检测小鼠心脏功能，透射电镜检测心肌细胞线粒体损伤，Masson、DHE荧光染色、TUNEL荧光染色检测心肌组织免疫炎症、氧化应激以及心肌细胞凋亡情况，免疫荧光、免疫印迹技术（Western blot）和RT-PCR技术检测心肌组织纤维化水平。为了进一步研究IL-37对糖尿病心肌病保护作用的机制，我们分离成年小鼠心肌细胞和成纤维细胞，分别研究IL-37抑制心肌细胞线粒体损伤和成纤维细胞促纤维化激活作用，并且观察TIR8在IL-37发挥保护效应中的作用。最后建立心肌细胞和成纤维细胞共培养体系，观察高糖条件下mtDNA-TLR9通路对成纤维细胞激活影响以及IL-37干预作用。.结果显示：三种干预方式均可明显改善糖尿病心肌病小鼠心脏功能、心肌纤维化程度。心肌细胞特异性过表达IL-37可明显抑制心肌细胞凋亡、线粒体损伤以及心肌组织氧化应激水平，而成纤维细胞特异性过表达IL-37可明显抑制成纤维细胞激活、胶原蛋白表达。IL-37可抑制高糖条件下心肌细胞线粒体mtDNA释放，以及通过抑制成纤维细胞TLR9表达和下游分子MYD88、NF-KB信号，降低SMA、CollaI/III表达，而且IL-37对心肌细胞和成纤维细胞的抑制作用主要依赖TIR8。最后通过心肌细胞和成纤维细胞共培养体系，发现IL-37通过抑制心肌细胞mtDNA释放，以及影响成纤维细胞mtDNA-TLR9通路抑制其激活，从而抑制糖尿病心肌病心肌纤维化作用。本研究结果表明，IL-37通过调控心肌细胞-成纤维细胞mtDNA-TLR9通路抑制糖尿病心肌病心肌纤维化作用。