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研究背景和目的:心肌梗死（Myocardial infarction,MI）引起心肌结构和功能的受损是临床心力衰竭、心源性休克、心脏骤停等多种致死性疾病的主要原因。围绕心梗后心衰发生的机制研究以及心肌保护药物的开发一直是该领域研究的焦点与热点,其中一些针对心肌重构干预的药物均呈现出积极的保护效应,有利于改善心肌梗死后心脏功能障碍。已知作为细胞内保守性降解机制的自噬与心肌梗死密切相关,抑制心肌细胞自噬的过度激活能够减轻心肌重构,改善心梗后心功能障碍。骨形态发生蛋白7（Bone morphogenetic protein 7,BMP7）是广泛参与体内信号转导调控的多功能蛋白,具有促成骨效应。近期发现BMP7在心肌炎症、心肌细胞凋亡、以及心肌纤维化等多方面发挥作用,此外其还具有显著的抗缺血和抗心肌重构效应,但BMP7是否能改善心梗后心肌损伤和心功能障碍目前仍未明确。本研究通过结扎左前降支（LAD）构建心肌梗死大鼠模型,并在给予外源性BMP7的同时加用雷帕霉素（Rapamycin,Rap）、氯喹（Chloroquine,CQ）和LY294002,以便明确BMP7拮抗心梗后心肌损伤和心肌重构的作用,探讨其对大鼠心梗后心肌细胞自噬的影响及相关上游因子对自噬的信号调控。此外通过对心肌梗死后自噬相关分子机制及BMP7心肌保护靶点的探讨,为心梗后心衰的预后和治疗贡献新的依据。研究方法:大鼠随机分为假手术组（Sham组）、MI组、MI+DMSO组、MI+BMP7组、MI+BMP7+Rap组、MI+BMP7+CQ组、MI+CQ组和MI+BMP7+LY组,各10只。除了Sham组不结扎外,剩余7组均用缝合线在同一位置结扎LAD建模。在手术后第二天,按分组要求给予等量0.9%生理盐水、等量5%DMSO、BMP7（每周尾静脉注射150μg/kg）、Rap（每天腹腔注射1.4 mg/kg）、CQ（每天腹腔注射50 mg/kg）和LY294002（每天腹腔注射10 mg/kg）,共干预4周。在药物干预4周后,心脏彩色超声测量并记录各组左室心脏功能相关参数,随后测量心脏质量分数（HW/BW）的比值。同时收集大鼠腹主动脉血浆,并通过ELISA法检测血浆N末端B型脑钠肽前体（NT-pro BNP）的水平。HE染色、Masson染色和TUNEL染色,分别观察心肌组织的病理变化、纤维化情况,以及细胞凋亡情况;免疫组化（IHC）染色观察各组大鼠心肌组织中LC3B蛋白的表达情况;透射电镜观察心肌细胞自噬及线粒体情况;Western Blot检测自噬相关蛋白LC3、p62、Beclin-1的表达水平和自噬相关通路蛋白PI3K、Akt、m TOR的总蛋白及其磷酸化的水平。此外通过IHC染色检测进一步验证磷酸化Akt和m TOR的表达量。研究结果:1.药物干预4周后,通过对各组大鼠心脏功能、HW/BW和血浆NT-pro BNP含量的检测,结果发现与Sham组相比,MI组左室舒张末期内径（LVEDD）和左室收缩末期内径（LVESD）明显增大,而左室射血分数（LVEF）和左室短轴缩短率（LVFS）明显减小（P＜0.05）,HW/BW显著增加（P＜0.05）,以及血浆NT-pro BNP含量明显增加（P＜0.05）;但在经过BMP7治疗后,上述指标均明显改善（P＜0.05）;然而在BMP7和雷帕霉素组合干预时,BMP7的上述作用被显著抑制（P＜0.05）。2.根据HE染色、Masson染色和TUNEL染色的结果显示,药物干预4周后MI组大鼠心肌组织内出现大量心肌细胞断裂、坏死,同时心肌间质内可见炎性浸润及大量胶原纤维沉积（P＜0.05）,心肌细胞凋亡率也明显升高（P＜0.05）;而MI+BMP7组心肌组织的不良病理改变均得到明显减轻,心肌细胞凋亡率也显著低于MI组（P＜0.05）;此外在MI+BMP7+Rap组中可逆转BMP7的上述作用（P＜0.05）。3.药物干预4周后,免疫组化和透射电镜的结果显示,与Sham组相比,MI组大鼠心肌组织中自噬蛋白LC3B的表达水平和自噬泡的数量显著增加（P＜0.05）;但BMP7处理后可显著降低自噬蛋白LC3B的表达量和自噬泡的数量（P＜0.05）;然而在MI+BMP7+Rap组中可见BMP7介导的上述作用被显著抑制（P＜0.05）。4.根据Western Blot的结果显示,在MI组中LC3-Ⅱ和Beclin-1蛋白水平显著升高（P＜0.05）,p62水平显著降低（P＜0.05）;而与MI组相比,MI+BMP7组的LC3-Ⅱ和Beclin-1蛋白水平显著降低（P＜0.05）,p62水平显著升高（P＜0.05）;但当BMP7和雷帕霉素共同处理时,BMP7对LC3-Ⅱ、Beclin-1、p62蛋白表达产生的效应被逆转（P＜0.05）。此外自噬通量抑制剂氯喹的应用可使LC3-Ⅱ和p62蛋白水平进一步升高（P＜0.05）。5.在自噬相关通路蛋白的研究中,Western Blot结果显示MI组中pPI3K、p-Akt和p-m TOR蛋白水平较Sham组无明显差异,但自噬水平上调;与MI组相比,在MI+BMP7组中p-PI3K、p-Akt和p-m TOR蛋白水平明显升高,自噬水平下调（P＜0.05）;此外当BMP7和LY294002共同处理时,BMP7对p-PI3K、p-Akt和p-m TOR蛋白水平和对心肌细胞自噬水平的抑制作用均被逆转（P＜0.05）。此外在心肌组织中p-Akt和p-m TOR的免疫组化中也得到相似结果。结论:通过构建大鼠心肌梗死模型,从动物和分子层面上证实了BMP7可通过抑制过度的心肌细胞自噬,进而拮抗大鼠心梗后心肌细胞损伤和心肌重构,同时也可改善心脏功能障碍,抑制心梗后心衰的进展。BMP7发挥的这种心肌保护作用至少部分是依赖于PI3K/Akt/m TOR信号通路的活化。