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背景:心肌肥大是心脏应对负荷时的主要适应性反应,然而长期或过度的肥大,促进了心肌间质纤维化、收缩功能障碍、心肌细胞死亡,尤其NLRP3炎症小体所介导的炎症反应,可加重心室重塑和心肌损伤,是心力衰竭进展的重要机制。各种心脏负荷过度会导致线粒体受损,多个组织细胞中都发现受损的线粒体所释放的线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA),可以进一步活化 NLRP3 炎症小体。而 mtDNA稳态平衡与炎症反应在心肌肥大中的作用机制,目前研究尚少,本文将对线粒体动力学失衡在心肌肥大和炎症反应中的作用进行深入研究。灵芝酸(Ganoderic acid,GA)是灵芝中最丰富的灵芝三萜之一,具有抗炎、抗氧化应激、抗肿瘤和抗凋亡作用。研究表明,灵芝酸可通过MAPK通路抑制肾脏纤维化、通过NF-κB通路抗炎而发挥抗肾脏损伤的作用。因此,本文探讨了 GA调控心肌炎症反应、缓解心肌肥大的效应和机制,拟为揭示GA在心衰中的防治作用提供理论依据。目的:应用血管紧张素Ⅱ(Angiotensin Ⅱ,Ang Ⅱ)构建心肌肥大的动物及细胞(H9C2大鼠心肌细胞)模型,观察炎症反应肥大表型变化规律,探讨mtDNA稳态平衡诱导的炎症反应在病理性心肌肥大发病机制中的作用,阐述GA调节线粒体动力学和炎症反应在心肌保护效应中的作用机制。方法:1.利用皮下缓释泵注入Ang Ⅱ(1000ng/kg/min)4周建立小鼠心肌肥大模型,对照组给与同等剂量生理盐水,GA治疗组在给与Ang Ⅱ同时腹腔注射GA(5mg/kg/d)。超声心动图检测小鼠心功能,透射电镜、HE染色、Masson染色观察心肌形态学改变。2.使用AngⅡ(0.1μM)刺激48h后建立H9C2大鼠心肌细胞肥大模型,GA治疗组同时给与GA(1、5、25μg/mL)处理。3.通过Western Blot、qPCR检查心肌肥大标志物ANP、无菌性炎症相关分子(NLRP3、IL-Iβ、Caspase-1)、线粒体分裂融合相关分子(DRP1、MFN1)等蛋白及RNA水平的变化。4.通过免疫荧光显微镜观察α-actin(心肌细胞面积改变)、NLRP3表达情况;5.通过流式细胞术及免疫荧光显微镜检测氧化应激水平(DCFH-DA染色)及线粒体膜电位(JC-1染色)。6.通过共聚焦显微镜观察dsDNA与TOM20表达,观察DNA与线粒体共定位。7.提取胞浆DNA,qPCR检测胞浆内mtDNA的拷贝数。结果:一、线粒体损伤后导致炎症反应在Ang Ⅱ诱导心肌肥大发病机制中的作用1.与对照组相比,Ang Ⅱ处理4周后,模型组小鼠心功能下降(室间隔厚度IVSd、左心室后壁厚度LVPWTd明显增加,左心室舒张末期内径LVIDd、射血分数EF和缩短分数FS显著降低),AngⅡ组的心脏系数增加、心肌细胞表面积及纤维化面积明显增加,心肌肥大标志物ANP的蛋白及mRNA表达水平明显增加,说明心肌肥大模型复制成功。2.AngⅡ负荷后,电镜发现小鼠心肌细胞内的线粒体结构肿胀、嵴减少,融合/分裂的动态变化消失,线粒体分裂蛋白DRP1表达增加,融合蛋白MFN1表达降低,说明线粒体功能下降,线粒体动力学紊乱。3.Ang Ⅱ 负荷后,小鼠心脏组织中 NLRP3、Caspase-1、IL-Iβ、IL-6 等 NLRP3诱导的炎症相关分子表达增加。4.Ang Ⅱ处理H9C2细胞48h后,心肌细胞表面积明显增加,心肌肥大标志物ANP的mRNA、蛋白表达水平也明显增加。线粒体膜电位ΔΨm下降、ROS产生增多,细胞浆中mtDNA拷贝数增加、与线粒体标志物TOM20共定位减少,说明发生了明显的mtDNA泄露,NLRP3炎症小体及炎性介质表达也明显增加。二、GA通过抑制NLRP3炎症小体来缓解Ang Ⅱ诱导的心肌肥大1.给与GA治疗后,明显改善了 AngⅡ处理小鼠的心脏功能(IVSd、LVPWTd减少,LVIDd、FS、EF基本恢复正常),心肌细胞表面积及心脏组织纤维化面积明显降低,ANP表达水平可被明显抑制。2.电镜观察发现GA明显改善了 AngⅡ处理小鼠心肌线粒体损伤状态,线粒体肿胀减轻,嵴恢复,可观察到融合分裂的动态过程。3.与Ang Ⅱ模型组相比,GA治疗后小鼠不仅心肌肥大程度减轻,NLRP3、IL-Iβ等NLRP3诱导的无菌性炎症相关分子表达水平也明显降低。4.与Ang Ⅱ模型组相比,在细胞模型中也观察到GA对心肌肥大的抑制作用(表面积减少、ANP表达下调),ΔΨm恢复、ROS生成受到抑制,泄露至胞浆的mtDNA减少,DRP1 下调、MFN1上调,NLRP3诱导的无菌性炎症相关分子表达水平也明显降低。结论:1.Ang Ⅱ可以诱导心肌细胞线粒体功能障碍,线粒体分裂增加,mtDNA泄漏增加,激活NLRP3炎症小体相关性炎症反应,发生心肌肥大。2.GA可能通过恢复线粒体动力学平衡、抑制mtDNA泄漏到胞浆,进而阻止NLRP3炎症小体活化,改善炎症及心肌肥大。