先心病出生后心脏发育异常致心室退化的机制和干预研究

Kinds of congenital heart defects (CHD) can lead to ventricular dysplasia during postnatal heart development, which seriously affects the prognosis and surgical decision. The mechanism of ventricular dysplasia in CHD is unclear. Considering the vital role of c-kit cardiac stem cells (CSCs) in postnatal heart development and cardiomyocyte proliferation, we proposed a hypothesis that: c-kit CSCs take part in ventricular dysplasia during the abnormal postnatal heart development of CHD as a key factor, and endogenous activation of c-kit CSCs is a remarkble way to revise the ventricular dysplasia. In this project, we will indce c-kit-EGFP mice to build the transposition of the great arteries (TGA) mouse model using large dose of all-trans retinoic acid, to analyse the function of c-kit CSCs during the postnatal development of TGA mouse with ventricular dysplasia. For another, we hypothized that the acute inflammatory response might directly activate c-kit CSCs and promote the cardiomyocyte proliferation. In order to test this hypothesis, we will induce the steril inflammation by injecting immunogenic zymosan A BioParticles using microinjection, and perform the surgical heart apex resection after immunosuppressed the c-kit-EGFP mice by administering the anti-inflammatory drug dexamethasone (Dex). We also plan to investigate the role of macrophages in activating c-kit CSCs and promoting cardiomyocytes using CD11b-DTR mice. We expect to develop minimal invasive approach to promote the cardiac function of ventricular dysplasia by targeting inflammatory factors or immune cells.

多种先心病出生后心脏发育异常可导致心室退化，严重影响患儿预后和手术决策；但其相关机制尚不明确。鉴于c-kit心脏干细胞在出生后心脏发育及心肌细胞增殖中的重要作用，我们假设：哺乳动物出生后c-kit心脏干细胞在先心病患儿出生后心室退化中扮演了重要角色，调控c-kit心脏干细胞有可能是逆转心室退化的有效途径。本项目计划利用EFGP-c-kit转基因小鼠诱导构建大动脉转位（TGA）心室退化模型，研究c-kit心脏干细胞在先心病心室退化中的作用与机制。同时建立新生小鼠心尖切除模型，炎症抑制和无损伤诱导炎症模型，结合对特异消除巨噬细胞转基因鼠的操作，运用转录组测序、流式细胞技术、分子病理学等手段，探寻急性炎症反应在激活心脏干细胞及促进心肌细胞增殖方面的作用与机制。为理解先心病心室退化和哺乳动物心脏出生后发育过程中心肌细胞增殖能力丢失的机制提供新观点，为开发改善先心病退化心室功能的微创手段提供新思路。

多种先心病出生后心脏发育异常可导致心室退化，严重影响患儿预后和手术决策；但其相关机制尚不明确。亟需利用小鼠疾病模型揭示发病机制并发掘疾病防治靶点。小鼠心脏表型鉴定依赖的HE染色切片技术无法准确反映三维结构畸形。为了实现对心脏结构畸形的精确客观鉴定，本项目构建了基于CT图像的心脏结构畸形自动化鉴定系统CACCT。该系统通过检测心脏腔室的连接关系，自动鉴定大动脉转位、右心室双出口和室间隔缺损畸形；其鉴定准确率与高年资小儿心脏外科医生一致。该系统的发明让即使没有疾病诊断经验的科研工作者也可以准确鉴定小鼠心脏复杂结构畸形，降低CHD研究门槛，推进对CHD发生机制的探索和研究。.心肌再生是治疗心肌损伤心脏修复的有效手段，但心肌再生的调控机制、干预靶点、细胞来源、转化价值等科学问题依然需要深入探讨。近年来，本项目聚焦于心肌再生的调控机制，率先报道了急性炎症在心肌再生中的关键作用，并深入探讨了急性炎症相关细胞（巨噬细胞）与分子信号（IL-6、PDGFR等信号通路）在心肌再生中的调控作用，形成了较为完成的理论体系，为心肌再生修复提供了新学说。.本项目累计资助发表高水平SCI论文5篇，分别发表于Cell Research、Advanced Science、Nature Communications、Cell Reports，累计影响因子71.193分。.本项目资助申请国家发明专利2项，现已通过中国国家知识产权局初步形式审查，申请号：201910498490.5；201911326686.2。.本项目已经获得中华人民共和国国家版权局计算机软件著作权2项（登记号：2019SR1032716；2019SR0982136）。