雷帕霉素促进心衰进程中MDSCs增多的作用和机制

The imbalance between pro- and anti-inflammation may play an important role in HF development. MDSCs accumulation and activation can be induced by proinflammatory cytokines.Our previous study demonstrated the percentage of MDSCs in peripheral blood of HF patients and HF mice were significantly increased. More importantly, pharmaceutical depletion of MDSCs significantly exacerbated ISO- and TAC-induced pathological cardiac remodeling. Conversely, adoptive transfer of MDSCs prominently rescued ISO- and TAC-induced cardiac dysfunction, suggestting that MDSCs play a cardioprotective role in HF. Deta and previous study demonstrated that treatment ISO- induced HF mice with rapamycin increased the frequency of MDSCs in peripheral blood, spleen and heart, and significantly improved ISO- or TAC-induced cardiac hypertrophy and cardiac dysfunction, similar with the cardioprotective effects by adaptive transfer of MDSCs. As rapamycin had no effect on the percentage of bone marrow MDSCs, we hypothesized that rapamycin may increase MDSCs by inhibiting the maturation and differentiation of MDSCs and promoting MDSCs chemotaxis.The results of this study would not only uncover the mechanism by which rapamycin proposed mdsc production in the progress of heart failure, but also provide a new clue for HF therapy.

促炎-抑炎平衡在心衰的发生发展中具有重要作用，促炎因子能诱导MDSCs的产生。我们前期研究发现：心衰患者和心衰小鼠外周血MDSCs 增多，清除MDSCs能明显加重ISO和TAC诱导的心肌肥大、心功能紊乱及炎症，反之，过继MDSCs能明显缓解ISO和TAC诱导的心肌肥大、心功能紊乱及炎症；提示MDSCs 具有心脏保护作用。有资料及前期结果提示雷帕霉素不但能够改善心肌肥大，而且能够增加心衰小鼠外周血、脾脏 MDSCs 的募集；鉴于雷帕霉素对骨髓MDSCs的百分比无影响，我们推测雷帕霉素在心衰病程中可能通过抑制MDSCs的成熟与分化、促进MDSCs 的趋化诱导MDSCs增多，且能增强其抑制功能。本项目拟通过体内及体外试验，深入研究雷帕霉素促进心衰进程中MDSCs增多的作用和机制，并尝试体外扩增MDSCs再过继到心衰模型鼠体内，为心力衰竭临床治疗如细胞治疗提供新的思路和方案。

MDSCs在心力衰竭中具有心脏保护作用。有文献报道，雷帕霉素可以诱导MDSCs。我们的前期研究表明，雷帕霉素可以增加心衰小鼠中MDSCs的数量。在本研究中我们主要研究了雷帕霉素促进心衰小鼠MDSCs数量增加和功能增强的机制以及MDSCs体外扩增的可行性。我们构建了TAC和ISO诱导的心衰小鼠模型并腹腔注射雷帕霉素，通过流式细胞学检测发现雷帕霉素可以增加两种心衰模型小鼠外周血、脾脏中MDSCs的数量，但不影响骨髓中MDSCs的数量，加之细胞周期实验表明雷帕霉素不影响MDSCs的增殖。以上研究表明，雷帕霉素通过抑制MDSCs的成熟分化增加心衰小鼠外周MDSCs的数量，进一步研究发现雷帕霉素增加心衰小鼠外周两种亚型的MDSCs的数量，也是通过抑制它们成熟分化所致。深入研究发现雷帕霉素通过抑制Wnt信号通路阻止MDSCs的成熟分化。由于MDSCs是一群具有免疫抑制和抗炎作用的细胞，我们通过T细胞增殖实验和RT-PCR检测MDSCs中抗炎因子和发挥免疫抑制功能的效应分子的表达情况，发现雷帕霉素可以增强MDSCs的免疫抑制功能。并且这种效应是通过激活NF-KB信号通路实现的。为了探究MDSCs应用于临床治疗的方法，我们研究了MDSCs体外扩增的方法，发现GM-CSF和雷帕霉素联用可以体外扩增MDSCs。本研究为今后开展雷帕霉素临床药物实验提供坚实的理论依据，为心力衰竭临床治疗如细胞治疗提供新的思路和方案。