基于TGFBR1探索补阳还五汤防治心梗后心肌纤维化的机制及物质基础

Cardiac fibrosis is one of the risk factor heart failure and sudden death after myocardial infarction. In our previous study, we found the resistant effect of Buyang Huaiwu Decoction (BYHWD) on cardiac fibrosis after myocardial infarction. In our preliminary experiment, we found that BYHWD could inhibit TGFBR1, a key receptor of cardiac fibrosis, and the downstream signal activity in rats heart after myocardial infarction. Moreover, we found more than 20 candidate compounds, such as Astragaloside IV, which could bind with TGFBR1 using the molecular docking, and the reliability of this results has been validated in cell experiment. Thus, we put forward the hypothesis that TGFBR1 is the potential treatment target of BYHWD on anti-cardiac fibrosis, 20 candidate compounds may constitute the chemical basis of BYHWD inhibiting TGFBR1. In this study, we will ① consistently activate TGFBR1 to determine whether the role of TGFBR1 in the anti-fibrosis effects of BYHWD in vitro and in vivo; ②verify the effect of candidate compounds on cardiac fibroblasts proliferation and the activation of TGFBR1 pathway; ③knock out the effective candidate compounds from BYHWD using nano-molecular imprinting technique and verify the role of effective candidate compounds on BYHWD inhibiting TGFBR1 and attenuating cardiac fibrosis .

心肌梗死后心肌纤维化是心梗患者发生心源性死亡的重要危险因素之一，我们的既往研究发现补阳还五汤具有防治心梗后心肌纤维化作用。预实验研究发现补阳还五汤能抑制心梗后大鼠心脏转化生长因子β受体1（TGFBR1，调控心肌纤维化关键分子）的表达及其下游信号的激活。我们还采用虚拟筛选技术从补阳还五汤有效成分中筛选出黄芪皂苷IV等20个能与TGFBR1结合的候选化合物，并采用细胞实验初步证实该结果可靠性。据此我们提出以下假说：TGFBR1是补阳还五汤治疗心肌纤维化的潜在靶点，黄芪皂苷IV等候选成分可能是补阳还五汤抑制TGFBR1的物质基础。本项目拟①在动物及细胞水平上激活TGFBR1，验证其在补阳还五汤抗心肌纤维化中的作用；②在细胞模型上筛选候选补阳还五汤中具有抑制TGFBR1作用的有效成分；③采用纳米分子印迹技术去除筛选出的有效成分，以反证这些成分在补阳还五汤调控TGFBR1及抗心肌纤维化中的作用。

心梗后心室重构是心梗患者远期发生心源性死亡的最重要的危险因素之一。近年来随着再灌注技术的发展，心梗患者的死亡率已明显下降，这也意味着大量患者将进入心梗后恢复期，而目前尚无防治心肌纤维化的有效药物，如何更好的防治心肌纤维化已经成为心梗后患者治疗的突出难题 。加强对心梗后心室重构机制的研究，寻找心梗后心室重构及心衰新的治疗靶点，开发有效药物，无疑是一个值得鼓励的方向。本课题组在国家自然科学基金的资助下，在这四年中对基于TGFBR1探索补阳还五汤防治心梗后心肌纤维化的机制及物质基础进行研究。我们利用数字基因表达谱分析技术，通过分析假手术组/模型组和模型组/补阳还五汤组之间差异表达的基因，发现TGFBR1的表达在模型组中显著升高，补阳还五汤能显著降低其表达，TGFBR1 对心肌纤维化的作用在差异表达的基因中最为关键，可直接或间接的调控其他基因促进成纤维细胞增殖及胶原合成。我们采用结扎大鼠冠状动脉建立心肌梗死模型，模拟心梗后心肌纤维化过程，发现益气活血代表方补阳还五汤及其拆方能抑制TGFBR1从而减轻大鼠心肌梗死后心肌纤维化。进一步，通过结合髙通量组学、计算机分子模拟和SPRi等现代研究手段，筛查心肌纤维化进程中潜在药物靶点，及补阳还五汤的相关有效活性成分。运用CCK8、Edu、Western-Blot 、qPCR等实验技术探索补阳还五汤中有效成分抑制心肌成纤维细胞增殖的作用，发现补阳还五汤有效成分黄芪甲苷Ⅳ、杨梅素、毛蕊异黄酮等能通过抑制TGFBR1来抑制成纤维细胞增殖。并进一步制备过表达TGFBR1腺病毒载体，采用过表达成纤维细胞中的TGFBR1以及分子动力学、SPRi技术验证了有效成分与TGFBR1之间的相互关系。为进一步发掘心梗后心室重构的治疗靶点及有效药物，丰富中药治疗的疗效机理，及心梗后心室重构的防治提供了崭新的思路，是一项十分有意义的创新性尝试。