充血性心力衰竭（congestive heart failure，CHF）在当今世界中是引起致残率与致死率的主要原因，而由一系列血管疾病（诸如高血压、心肌梗死等）引起的病理性心室重构被普遍认为是导致CHF的原因，虽然心室重构在早期具有代偿作用，但是如果不给予干预治疗就会导致失代偿引起CHF。目前改善病理性心室重构的经典药物有受体阻滞剂和肾素-血管紧张素-醛固酮系统抑制剂，但CHF的发病率仍然很高，提示其他的信号通路在病理性心室重构中也起着重要作用。本次实验目的是以Rheb1/mTORC1/S6k信号通路为突破口，观察基因与药物抑制此信号通路是否对小鼠病理性心室重构具有改善作用，为临床治疗CHF提供一定的策略。本课题组采用心肌梗死（myocardial infarction，MI）术和主动脉弓缩窄（tranverse aotic constriction，TAC）术诱导小鼠发生病理性心室重构，结果发现mTORC1信号通路的两个重要靶点S6和4EBP1的磷酸化水平明显增高，提示此通路的激活可能在病理性心室重构中起着重要作用。前期研究表明在脑中mTORC1信号通路的激活需要Rheb1的参与，但Rheb1在心脏中功能目前尚未阐明。于是我们在小鼠心肌细胞中特异敲除Rheb1，结果发现当行MI术3周和3天后，小鼠心脏体重比显著降低，心脏收缩和舒张功能明显改善，梗死区纤维化面积、心肌细胞大小、细胞凋亡以及梗死面积和梗死周边区中性粒细胞浸润明显减少；同时发现行TAC术3周后，小鼠心脏体重比、心肌纤维间胶原沉积和心肌细胞大小显著下降；Western blotting结果显示当Rheb蛋白含量减少时，能明显减轻MI术和TAC术后S6和4EBP1的磷酸化水平的增高，且对Akts473、p38和ERK的磷酸化水平没影响；以上结果提示在心肌中mTORC1信号通路的激活也需要Rheb1的参与，并且基因抑制Rheb1/mTORC1信号通路具有改善MI和TAC小鼠病理性心室重构的作用。mTOR抑制剂雷帕霉素在临床上已使用多年，如果长期应用雷帕霉素治疗CHF往往会带来较多的不良反应，因此需求寻找副反应小的新型药物就有着重要的临床意义。本课题组在体外实验发现中药单体黄芪甲苷（astragaloside IV，As-IV）具有抑制S6和4EBP1磷酸化的作用，以及在小鼠毒性试验发现As-IV对体重和心功能没有影响，于是进一步在体内试验发现As-IV能特异的通过抑制S6k、S6和4EBP1磷酸化水平而改善MI和TAC后小鼠的心功能和病理性心室重构，且对Akts473、p38和ERK的磷酸化水平没影响；另外，鉴于研究发现S6k的激活在心肌梗死后病理性心室重构中发挥重要作用，于是我们假设如果抑制S6k的活性能改善心梗后心室重构，以及选择作用靶点少的mTORC1下游分子作为药靶也往往能减少药物的副作用，因此我们首次用特异性S6k抑制剂PF-4708671治疗MI小鼠，结果发现小鼠心功能改善，梗死区纤维化面积和心肌细胞明显减小。总之，以上结果均显示基因抑制Rheb1表达与药物抑制mTORC1和S6k的活性对MI和TAC术后小鼠的病理性心室重构具有保护作用，这为临床应用黄芪甲苷和特异性S6k抑制剂PF-4708671治疗充血性心力衰竭提供了一定的理论依据。