心肌肥大是高血压最常见的靶器官损害之一,是心肌缺血、心肌梗死、心力衰竭等多种心血管疾病的独立危险因素。硫化氢（hydrogen sulfide, H₂S）是继一氧化氮和一氧化碳之后的第三种气体信号分子。在心血管系统中,H₂S主要由胱硫醚-γ-裂解酶（cystathionine y-lyase, CSE）催化L-半胱氨酸产生,参与调节血管张力、保护心脏、抗动脉粥样硬化、抑制平滑肌细胞增殖和心肌细胞凋亡等多种病理生理学过程。本课题以硫化氢缓释剂GYY4137作为H₂S供体,采用自发性高血压大鼠（SHR）心肌肥大动物模型和离体Ang Ⅱ诱导心肌肥大细胞模型,探讨H₂S对心肌肥大的作用及机制。健康12周龄雄性SHR随机分为高血压对照组（SHR组）和GYY4137组,雄性12周龄WKY大鼠为非高血压对照组（WKY组）。GYY4137组分别腹腔注射给予10mg/kg/d（GYY10组）、25mg/kg/d（GYY25组）或50mg/kg/d（GYY50组）等不同浓度的GYY4137, SHR组和WKY组给予等量生理盐水,连续4周,给药期间每周测定尾动脉收缩压。给药4周后,利用超声心动图检测心脏构型及心功能,经颈动脉插管测定血流动力学参数,检测心脏指数、心肌细胞大小、心房利尿肽（ANP）表达等心肌肥大指标,DHE染色测定心肌氧化应激水平,real time PCR和蛋白印迹分别检测相关基因与蛋白表达。另取16周龄SHR和WKY大鼠,连续给予上述剂量GYY4137共8周后,同上测量动态血压、心脏构型、心功能与心肌肥大程度。新生乳大鼠心肌细胞加入不同浓度的GYY4137（12.5μM、25μM和50 μM）预处理4 h后,再给予Ang Ⅱ（100nM）刺激24 h,测量细胞大小、ANP mRNA表达,DCFH-DA染色测定心肌细胞活性氧水平,RAN干扰技术下调蛋白表达,荧光素酶报告基因测定启动子活性,ChIP测量蛋白与启动子区的结合力,real time PCR和蛋白印迹分别检测相关基因与蛋白表达,免疫荧光观察蛋白核转位。高血压伴心肌肥大行心瓣膜置换术患者,手术中留取左室心肌组织样本,无心肌肥大的先天性心脏病患者心脏移植术中留取的左室心肌组织作为对照,进行病理学检测,并测定相关基因与蛋白表达。结果发现：12周龄SHR给药4周后,GYY25组和GYY50组SHR血压明显下降,而GYY10组对血压没有明显影响,心功能各组间没有明显差异；但三个给药组均能改善心脏构型,降低心脏指数和心肌细胞大小,减少ANP基因表达,减轻心肌氧化应激水平,增加核因子E2相关因子2（Nrf2）、硫氧还蛋白（Trx）和血红素加氧酶-1（HO-1）等抗氧化相关蛋白的表达,抑制细胞外调节激酶（ERK）、P38和Jun氨基末端激酶（JNK）蛋白的磷酸化。16周龄SHR给药8周后,GYY25组和GYY50组SHR血压明显下降,而GYY10组对血压没有明显影响；但三个给药组均能减轻心肌肥大,改善心功能。GYY4137预处理后可抑制Ang Ⅱ诱导产生的心肌细胞面积增大、ANP基因表达增加、氧化应激水平加重及ERKⅡP38ⅡJNK蛋白的磷酸化增加。联合GYY4137（50μM）和足量ROS清除剂Tempol （500 μM）对H₂S下调Ang Ⅱ诱导下ANP的表达具有协同效应,提示除了抗氧化外,还有其他机制参与调节H₂S对心肌肥大的抑制作用。用含ANP启动子的荧光素酶报告基因质粒转染心肌细胞,然后再给予H₂S预处理和Ang Ⅱ刺激,发现H₂S预处理后可显著抑制Ang Ⅱ诱导下心肌细胞ANP启动子活性的增强。对KLF家族成员进行real time PCR检测发现H₂S可抑制Ang Ⅱ诱导下心肌细胞内KLF5 mRNA表达增加,对其他KLF家族成员的改变无明显影响；H₂S亦可抑制SHR心肌组织KLF5表达。ChIP实验发现,H₂S可下调Ang Ⅱ诱导心肌细胞中KLF5与ANP启动子亲和力的增加。干扰KLF5后,H₂S对Ang Ⅱ诱导下心肌细胞ANP启动子活性的增强和ANP基因表达增加的抑制效应大大减弱,提示H₂S依赖KLF5抑制ANP的转录。利用一系列含不同长度的KLF5启动子的荧光素酶报告基因质粒转染心肌细胞后发现,KLF5启动子从-2300bp截短至-67bp时H₂S均能抑制Ang Ⅱ诱导下心肌细胞KLF5启动子活性的增强,但截至-32bp后H₂S对Ang Ⅱ诱导后KLF5启动子活性无明显影响,提示-67bp到-32bp区域存在的SP-1结合位点在影响H₂S下调Ang Ⅱ诱导心肌细胞中KLF5转录中发挥关键作用。ChIP实验进一步证实,H₂S可抑制Ang Ⅱ诱导下心肌细胞SP-1与KLF5启动子亲和力。利用RNA干扰技术下调心肌细胞SP-1表达后,H₂S下调Ang Ⅱ诱导下心肌细胞KLF5启动子活力和KLF5基因表达的作用消失。蛋白印迹和免疫荧光发现,H₂S预处理后明显抑制Ang Ⅱ诱导下心肌细胞内KLF5的核转位。与无心肌肥大的对照组相比,心肌肥大患者血浆H₂S含量和心肌组织中CSE水平较低,而心肌组织ANP和KLF5表达增加。以上结果表明,H₂S抑制MAPK磷酸化、减少SP-1与KLF5启动子的结合、下调KLF5启动子活性从而减少KLF5表达；抑制KLF5的核转位,减少其与ANP启动子的结合,下调肥大基因ANP的表达,抑制心肌肥大,揭示KLF5可能是H₂S抑制心肌肥大的关键因子。