Notch信号通路在大鼠脓毒症心功能障碍TLR4介导的炎症反应中的作用及其机制研究

cardiac dysfunction is one of the severe complications of sepsis, case fatality rate is extremely high. TLR4 plays an important role in septic cardiac dysfunction. but it is not fully clear that its specific mechanism and potential signal transduction. Notch signaling pathway can induce cardiomyocyte activation, involved in inflammatory response, blocked the signaling pathway which can weaken the expression of NF-κB, inhibited the inflammatory response. It is worthwhile to explore whether it adjusts Notch signaling pathway to inhibit the TLR4-mediated inflammatory response and protect of myocardium in septic cardiac dysfunction. The study group studied the relationship of cardiac dysfunction myocardial fatty acid binding protein and inflammatory factors, which show simple inflammatory factors can not fully explain the septic cardiac dysfunction. Based on the previous study, we prepare to establish the model of septic cardiac dysfunction in SD rats . The level of RNA and protein expression in different tissues were detected from the level of in vivo animal culture and in vitro cell culture. The Notch signaling pathway TLR4-mediated sepsis in the role and mechanism of cardiac dysfunction, the results for the late clinical treatment of sepsis cardiac dysfunction to provide new treatment ideas and programs.

脓毒症心功能障碍是脓毒症的严重并发症之一，病死率极高。TLR4在脓毒症心功能障碍的发生发展中起到重要作用，但其具体作用机制及潜在的信号转导尚不完全明确。Notch信号通路可诱导心肌细胞活化、参与炎症反应，阻断该信号通路可减弱NF-κB表达，抑制炎症反应。故能否通过调节Notch信号通路抑制TLR4介导脓毒症心功能障碍中的炎症反应并保护心肌是值得探讨的问题。课题组前期研究了脓毒症心功能障碍时心肌脂肪酸结合蛋白和炎症因子之间的关系，发现单纯的炎症因子增高尚不能完全解释脓毒症心功能障碍。本项目拟在前期研究基础上，建立SD大鼠脓毒症心功能障碍模型，从体内动物实验水平及体外细胞培养的途径检测信号通路在不同组织中RNA及蛋白表达水平，探讨Notch信号通路在TLR4介导的脓毒症心功能障碍中的作用及机制，研究成果为后期临床治疗脓毒症心功能障碍提供新的治疗思路及方案。

脓毒症心功能障碍是造成脓毒症患者高病死率的重要原因之一，Notch信号通路、TLR4-NF-κB通路以及二者之间的串扰关系在脓毒症心功能障碍发生发展中的关系尚不明确。本课题组首先探讨了TLR4-NF-κB通路在脓毒症大鼠心肌损伤和心功能障碍中的作用，研究证明，脂多糖（LPS）与TLR4的结合促进转录因子NF-κB移位到细胞核，致使大量细胞因子产生，如IL-6、TNF-α等，导致心肌损伤及心功能障碍，表现为收缩功能障碍和心室扩张，使用PDTC或TAK242阻断TLR4-NF-κB通路后可明显降低LPS诱导的脓毒症炎症反应，改善心功能障碍，降低病死率。细胞实验中，我们对大鼠心肌成纤维细胞进行研究，实验证明LPS可通过TLR4-NF-κB通路促进成纤维细胞的炎症介质(IL-6和TNF-α)和纤维化标志物 TGF-β1及Col Ⅰ的表达，所以LPS可促进成纤维细胞的炎症反应，也可通过成纤维细胞促进心肌纤维化进程，使用PDTC可抑制TLR4-NF-κB信号通路后，降低脂多糖刺激的大鼠心肌成纤维细胞的增殖以及炎症介质和纤维化标志物的表达，进而抑制纤维化进程，证明TLR4-NF-κB信号通路参与了脓毒症心肌纤维化进程，这可能是导致脓毒症心功能障碍的原因之一。随后我们研究探讨了Notch信号通路和TLR4-NF-κB信号通路之间的相互串扰在脓毒症大鼠心肌损伤中的作用，我们发现LPS同样可以介导心脏组织中Notch的激活，使用DAPT特异性阻断Notch通路后TLR4-NF-κB通路及炎症反应有所下降，病死率降低，但是心脏功能障碍和心肌损伤未见明显改善,对于LPS诱导脓毒症时激活的Notch通路增强脓毒症心脏中炎症反应与阻断 Notch通路虽能改善心肌炎症反应及降低病死率但不能有效保护脓毒症心功能及心肌细胞之间的矛盾的机制可能涉及到Notch通路参与的心肌能量代谢改变等多种途径机制的调节，这有待于进一步的研究。本研究已经证明了在脓毒症期间阻断激活的TLR4-NF-κB信号通路可改善脓毒症炎症反应、心肌损伤、心肌纤维化、心功能障碍，降低病死率；同时证明了Notch和TLR4-NF-κB信号通路之间存在潜在的串扰关系，阻断Notch信号通路可下调TLR4-NF-κB信号通路及炎症反应并降低脓毒症大鼠病死率。研究成果为后期临床治疗脓毒症心功能障碍提供新思路并奠定理论基础。