白介素37在主动脉瓣间质细胞中对Toll样受体介导的成骨反应的抑制作用及机制

Calcific aortic valve disease (CAVD) affects a large number of old people and has increased in prevalence. However, the mechanism of pathogenesis of CAVD remains unclear and therapeutic drugs are currently unavailable. Our previous studies demonstrated that stimulation of Toll-like receptors (TLR) 2/4 induces augmented osteogenic responses in human interstitial cells of stenotic aortic valves. Osteogenic responses play important roles in the pathogenesis of CAVD. Recent studies demonstrated that human interleukin 37 (IL-37) has a novel anti-inflammatory effect. However, whether IL-37 suppresses the osteogenic responses and how it exerts an effect in human aortic valve interstitial cells (AVICs) remains unknown. In this study, we will examine whether IL-37 regulates TLR 2/4-mediated osteogenic responses in aortic valve interstitial cells by applying exogenous IL-37 peptide, IL-37 silencing/overexpression. Next, we will try to set up a CAVD mouse model and test whether IL-37 has a protective effect on this model. Finaly, we will investigate the underlying mechanisms by which IL-37 exerts an effect in aortic valve interstitial cells. Our study attempts to demonstrate that IL-37 deficiency plays an important role in the pathogenesis of CAVD and that IL-37 has therapeutic potential in the prevention of progression of CAVD by suppressing TLR2/4-mediated osteogenic responses via the IL-18R/SIGIRR axis. The results of this study will provide new insights in the pathogenesis of CAVD and provide new strategies for the prevention and therapy of this disease.

钙化性主动脉瓣疾病(CAVD)患病率日益增高，严重影响人们健康。我们前期研究表明激活Toll样受体（TLR）2和4能诱导成骨反应，而成骨反应在CAVD发病过程起重要作用。人白介素37（IL-37）是近期发现的抑炎因子，前期研究提示IL-37在CAVD病变细胞表达明显降低，然而IL-37能否抑制TLR2/4介导的成骨反应以及作用机制是什么均尚待研究。本研究将通过运用IL-37蛋白多肽、基因沉默、过表达等技术检测IL-37在主动脉瓣间质细胞中能否抑制TLR2/4介导的成骨反应；建立CAVD疾病小鼠模型并检验IL-37转基因是否对该疾病模型有保护作用；应用免疫共沉淀等方法探讨IL-37发挥作用的机制，拟证明IL-37可通过IL-18R/SIGIRR轴抑制TLR2/4介导的成骨反应，对CAVD起保护作用。该研究将丰富IL-37和CAVD的理论，为进一步认识CAVD的发病机制和防治该病提供新的思路。

钙化性主动脉瓣疾病(CAVD)患病率日益增高，临床缺乏防治药物。我们前期研究表明激活Toll样受体（TLR）2和4能诱导成骨反应，而成骨反应在CAVD发病过程起关键作用。人白介素37（IL-37）是近期发现的抑炎因子，前期研究提示IL-37在CAVD病变细胞表达明显降低，IL-37能否抑制TLR2/4介导的成骨反应以及其机制尚未明确。本项目通过运用IL-37蛋白多肽、基因沉默、过表达等技术检测IL-37在主动脉瓣间质细胞中能否抑制TLR2/4介导的成骨反应；建立CAVD小鼠模型并检验IL-37转基因是否对该疾病模型有保护作用；应用免疫共沉淀等方法探讨IL-37发挥作用的机制。研究发现重组人IL-37处理病变的人主动脉瓣间质细胞（AVIC）能抑制BMP-2和ALP的表达水平以及钙结节形成。进一步体内外实验结果证明重组IL-37抑制人AVIC中的成骨反应并减轻暴露于高脂饮食或LPS所致的小鼠主动脉瓣病变。与野生型相比，IL-37转基因小鼠在使用TLR4激动剂或高脂肪饮食诱导CAVD模型时表现出较低的BMP-2水平和较轻的主动脉瓣增厚。此外，小鼠高脂饮食导致主动脉瓣叶中氧化低密度脂蛋白（oxLDL）沉积；而在人AVIC中由oxLDL诱导的成骨反应被重组IL-37抑制，其机制上与IL-37抑制NF-κB和ERK1/2活化有关。而应用 IL-18Rα的特异性中和抗体中和IL-18Rα能明显减轻Pam3CSK4/LPS介导的ERK1/2磷酸化；IL-37能特异性抑制MyD88信号转导通路和抑制依赖于IL-18Rα受体介导激活的ERK1/2通路诱导的成骨反应。研究进一步发现IL-37能够抑制巨噬细胞Notch1信号激活，通过抑制NICD1的形成，减少了NF-κB信号活化，抑制其下游的炎症因子合成及M1型极化，IL37可通过抑制Notch1-NF-κB 通路轴，抑制瓣膜组织M1型巨噬细胞极化缓解主动脉瓣受炎性刺激产生的炎症反应和成骨样反应。在国家自然科学基金支持下，项目按原研究计划进展顺利，获得多项研究成果。项目研究成果以论著形式发表在PNAS、Atherosclerosis、Front Cell Dev Biol 和《中国循环杂志》等国内外权威期刊。这些结果丰富了IL-37和CAVD等方面的理论，为IL-37作为防治CAVD的潜在靶点提供理论基础，对开发CAVD防治药物有推动意义