衰老使BDNF-TrkB通路不利于老年梗死心肌再生机理的研究

再生老年缺血坏死心肌目前仍然是一个难题。最近我们率先发现：BDNF-TrkB通路有促心肌血管新生及促凋亡双重作用，心脏微血管内皮细胞（CMECs）衰老导致BDNF-TrkB通路在年老心脏的功能更趋于促凋亡而非促血管新生，且BDNF通路可能参与调控高活性氧及炎症微环境，从而不利于年老梗死心肌的再生。上述发现已阐明：衰老使BDNF-TrkB通路不利于老年梗死心肌再生是年老心脏再生能力下降的重要原因之一。本项目将在已取得原创结果的基础上，进一步阐明：①缺失型BDNF 受体TrkB-T1在年老个体的CMECs是否能传导信号通路、该通路所介导的细胞功能及机理；②BDNF能否促进构成心脏主要细胞类型的活性氧水平升高、可能致凋亡的通路；③BDNF在年老心肌介导超炎症反应的机理，及可能干预的靶点，三个方面去进一步揭示：衰老使BDNF-TrkB通路不利于老年梗死心肌再生的机理。

本研究揭示：1）衰老使心脏微血管内皮细胞（CMECs）以TrkB-T1受体取代TrkB-FL受体，招募下游的功能蛋白Willin，传导BDNF信号，通过激活Hippo通路去促进年老CMECs的移行：2）BDNF处理年老CMECs差异基因的功能之一是激活凋亡，IRF7等三个基因上调，SLC2A4下调是该功能网络的中心，而BDNF处理年青CMECs没有该功能；3）BDNF处理年青CMECs差异基因的功能之一是激活血管新生，MMP9等三个基因上调，NTRK1下调作是该功能网络的中心，而BDNF处理年老CMECs没有该功能；4）BDNF处理年青CMECs差异基因的功能之一是促进心肌功能，而BDNF处理年老CMECs没有该功能；5）BDNF在正常状态，不能促使年青和年老CMECs产生ROS，但在缺氧环境(5%O2)能使年青CMECs表达NADPH及产生ROS增加，致CMECs的程序性坏死，BDNF能下调缺氧年青CMECs的NADPH表达，减小ROS引起细胞死亡，但BDNF对年老CMECs没有该保护功能；6）中度缺氧不能使心脏型成纤维细胞（CFs）死亡，而是促进其增殖，但缺氧结合高活性氧环境，能导致心脏Telocytes （CTs）死亡，却不能导致CFs死亡；7）BDNF作用于年青CMECs通过CSF2、FOS等8个基因表达变化，调控炎症细胞招募，而BDNF作用于年老CMECs通过CXCL1、CXCL10等8个基因表达变化，调控炎症细胞招募，两者SOM聚类分布接近；8）BDNF能促CMECs的IL1-RAI、IL6、IL10、TNF-α等7个基因的表达上调，年青CMECs以上调TNF-α和IL1-RA为主，年老CMECs以上调IL6和IL10为主；9）在缺氧环境，年老CMECs粘附外周血单核细胞数明显高于年青CMECs，BDNF并不能加强该功能；10）BDNF处理年老CMECs的表达差异基因功能结果之一是促进比年青更强的心脏纤维化。上述结果提示，衰老使年老CMECs使用BDNF-TrkB-T1传导信号，也使该通路在年老心肌：1）促血管新生、促进心肌收缩、保护ROS引起细胞死亡的能力下降；2）在缺氧及高活性氧环境引起凋亡趋势增加；3）改变招募炎症细胞的基因、增加心脏纤维化，从而不利于心肌的再生。上述结果为有效再生年老损伤心肌带来新的机理和干预靶点。发表标注资助号SCI文章4篇等。