心肌肥厚中组织蛋白酶S对心脏弹性模量的作用及机制研究

Biomechanical stress is a most vital trigger for cardiac hypertrophy, while the effect of stress on tissues is dependent on elastic modulus. However, it is not clear whether elastic modulus participates in cardiac hypertrophy remodeling. We will establish a cardiac pressure-overload model via transaortic constriction and analyse the relationship between elastic modulus and microvessles by atomic force microscope, CD31 immunohistologic staining and Vevo2100 ultrasound. Meanwhile, we will make cell culturing medium of different elasticity according to Pelham and exam the proliferation, migration and ability of angiogenesis of cardiac microvascular endothelial cells on different elasticity, which is regulated by Akt， HSF-1 signaling pathway. Furthermore, such pathologic process will be under observation in Cathepsin S and Cystatin C knockout mice respectively. To sum up, elastic modulus takes part in pressure-overload induced cardiac hypertrophy through regulating biological characters of cardiac microvascular endothelial cells.

生物应力是触发心肌肥厚的重要始动因素，弹性模量决定了生物组织对应力的响应能力，然而弹性模量对心肌肥厚重构过程的影响尚不清楚。已发现心肌肥厚伴随组织蛋白酶S及其抑制剂平衡异常，但其意义不详。本研究拟构建小鼠心脏压力超负荷模型，利用原子力显微镜检测心肌肥厚过程中的弹性模量，借助CD31免疫染色和Vevo2100小动物超声，分析弹性模量与微血管密度和功能之间的关系，并在组织蛋白酶 S及其抑制剂Cystatin C基因敲除小鼠中观察上述变化；同时根据Pelham法在体外构建不同弹性模量的培养基质，观察心脏微血管内皮细胞在特定弹性模量下的增殖、迁移及成管能力，并检测血管新生信号通路Akt和HSF-1在上述条件下的变化。由此验证本研究的假说，即压力超负荷所致心肌肥厚中的Cathepsin S/Cystatin C失衡将引起弹性模量的改变，通过影响微血管内皮细胞的生物学行为参与心肌肥厚。

生物应力是触发心肌肥厚的重要始动因素，弹性模量决定了生物组织对应力的响应能力，本研究旨在阐明弹性模量变化对心肌肥厚重构过程的影响。我们成功利用小鼠主动脉缩窄术构建了小鼠心脏压力超负荷模型，并利用原子力显微镜检测小鼠心肌肥厚病程中的弹性模量的变化，借助 CD31 免疫染色和 Vevo2100 小动物超声分析弹性模量与微血管密度和功能之间的关系；同时根据 Pelham法在体外构建不同弹性模量的培养基质，观察心脏微血管内皮细胞在特定弹性模量下的增殖、迁移的能力。结果显示，小鼠心脏压力超负荷模型0-28天时间内，心肌组织弹性模量显著增加（p<0.05），且小鼠心脏微血管内皮细胞密度显著增加且和弹性模量呈正相关；同时，Cathepsin K及Cystatin C的表达在小鼠心肌肥厚病程的0-28天内均显著上升。由此我们得出结论，即压力超负荷所致心肌肥厚伴随着弹性模量的改变，弹性模量的改变进一步通过影响微血管内皮细胞的生物学行为参与心肌肥厚。