剪切力诱导巨噬细胞极化调控主动脉瓣膜钙化的机制研究

Heart valve disease is a common disease of the cardiovascular system, the incidence increased year by year, seriously endangering human health, and the current control effect is not ideal. The normal aortic valve in a complex biomechanical environment, our pre-study shows: (1) shear stress as the representative of the stress abnormalities are the keys to the occurrence of valvular calcification; (2) M1 macrophages promote aortic valve Calcification, and M2 macrophages play an important role in maintaining the steady-state balance of the valve. The tumor necrosis factor alpha-induced protein 8 family (TIPE2) is an important protein that has recently been found to maintain immune homeostasis, which inhibits apoptosis and negatively regulates immunity. TIPE2 promotes the proliferation of M2 macrophages to reduce immune disease Symptoms, but its specific mechanism is unknown. This study aims to explore the intrinsic relationship among "shear force - TIPE2 - macrophage polarization - valve calcification"by simulating the initiation of aortic valve calcification by in vitro application of shear stress. At the same time, by further intervention of TIPE2,controll the macrophage polarization direction , and to explore the effect of it on the aortic valve calcification, and to provide new intervention target and treatment for prevention and treatment of aortic valve calcification.

心脏瓣膜病是心血管系统常见病，发病率逐年增高，严重危害人类健康，目前对其防治效果均不理想。正常主动脉瓣膜处于复杂的生物力学环境中，本课题组前期研究显示：（1）以剪切力为代表的应力异常是瓣膜钙化发生的关键；（2）M1型巨噬细胞促进主动脉瓣膜钙化，而M2型巨噬细胞对维持瓣膜稳态平衡起重要作用。肿瘤坏死因子α诱导蛋白8家族（TIPE2）是近期发现的维持免疫稳态的重要蛋白，具有抑制细胞凋亡，负性调节免疫等作用，TIPE2可促进M2型巨噬细胞增殖以减轻免疫性疾病症状，但其具体机制未明。本研究拟通过体外施加剪切力刺激模拟主动脉瓣膜钙化始动因素，构建主动脉瓣膜钙化研究模型探究“剪切力--TIPE2--巨噬细胞极化--瓣膜钙化”的内在联系。同时通过进一步干预TIPE2，调控巨噬细胞极化方向，探索其对主动脉瓣膜钙化的影响，为防治主动脉瓣膜钙化提供新的干预靶点和治疗方法。

项目背景：心脏瓣膜病是心血管系统常见病，发病率逐年增高，严重危害人类健康，目前对其防治效果均不理想。正常主动脉瓣膜处于复杂的生物力学环境中，而微观力学环境的改变对于瓣膜钙化起到重要的作用。宏观剪切力变化会刺激瓣膜间质细胞产生促钙化因子，导致瓣膜间质细胞逐渐发生成骨样分化。综上，我们选择微观力学刺激作为研究方法，瓣膜间质细胞作为对象，进行研究。.主要内容：本课题重点研究异常力学刺激的改变，研究微观力学刺激对瓣膜钙化的影响。微观力学刺激在MTC装置下，变成可调可控的力学刺激，较原实验计划比精度与可操作性都显著提高。同时，经过研究后发现，MTC产生的微观下力学刺激可导致瓣膜间质细胞出现成骨样分化，同时力学刺激通过整合素受体向内部传递，调控钙化相关因子的表达，最终导致不同程度的瓣膜钙化。.重要结果：第一次从微观力学角度证明，微观力学刺激可以调控瓣膜间质细胞发生成骨样分化。第一次使用可调可控的微观力学设备，构建了VICs的成骨样模型。并且申请了国家发明专利“模拟异常血流力学刺激对瓣膜细胞钙化作用的方法”，专利号：CN201710951708.9，已授权。目前正在投稿顶级心血管外科杂志“J Thorac Cardiovasc Surg”，且杂志已送外审，文章已修回。.关键数据：①MTC微观力学刺激可诱导VICs发生成骨样分化；②25G-2Hz-10min是刺激瓣膜间质细胞成骨样分化的最佳参数；③TIPE2是巨噬细胞M2极化的重要影响因素；④力学刺激作用起效早于化学刺激。.科学意义：主动脉瓣是人体内重要脏器的组成部分，每分每秒都经受着血流的冲击，通过对其在疾病发生发展中的力学过程进一步研究，可以洞悉疾病的重要起始因素，进而明确力学因素在其中的作用。如能从源头早期发现，早期处理，则可以延缓，甚至避免瓣膜病的继续恶化。另外，根据实验结果力学刺激起效时间显著早于化学刺激这一特点，可能在未来发现新的力学刺激靶点，甚至反向思维，利用其促钙化的作用，可能会在国防，军事上发挥新的作用。