目的:病理性心肌肥厚是高血压发生发展过程中的一种适应反应。长期的心肌肥厚会增加心力衰竭或不良心血管事件的风险,如何预防或逆转心肌肥厚对高血压的治疗具有重要意义。二甲双胍（Metformin,Met）是2型糖尿病的常见治疗药物,近年来不少文献报道二甲双胍在降低血糖同时还具有改善心肌肥厚等心脏保护作用,但这些多集中在糖尿病相关研究中,单一应用二甲双胍对心血管疾病治疗的研究较少,目前仍然没有明确二甲双胍对心脏的保护作用及其具体分子机制。Toll样受体4（Toll-like receptor 4,TLR4）是激活先天免疫、引起慢性炎症的跨膜蛋白。TLR4的激活后可招募髓样分化因子88（myeloid differentiation factor 88,MyD88）,诱导核因子кB（nuclear factor-кB,NF-кB）转位入核,上调炎症因子如TNF-α、IL-1β等,促进和维持炎症的发生。TLR4介导的炎症反应在心肌肥厚的发生进展中起了重要促进作用,但二甲双胍能否通过抑制TLR4/MyD88炎症信号通路改善高血压所致心肌肥厚目前尚无报道。线粒体是人体内生物合成和能量产生的重要细胞器,线粒体在细胞中并非静止不动,而是处于不断融合与分裂的平衡状态,线粒体的这种特性称为线粒体动力学。线粒体动力学在线粒体稳态、慢性炎症及细胞凋亡等过程中发挥了重要作用。线粒体动力学平衡紊乱,体内严重受损的线粒体不能及时去除,将引发或促进慢性炎症、引起细胞色素C（Cyt-C）释放,并激活细胞凋亡。目前关于心肌肥厚与线粒体动力学的研究较少,二甲双胍能否通过调控线粒体动力学改善心肌肥厚也尚不清楚。本研究的目的是明确二甲双胍对病理性心肌肥厚的作用,并探究二甲双胍是否通过抑制TLR4/MyD88炎症信号通路改善心肌肥厚;是否通过调控线粒体动力学、抑制线粒体通路细胞凋亡而发挥其对心脏的保护作用。本研究结果也许能为二甲双胍对心血管疾病的多样保护作用提供新思路和新方向。方法:第一部分:二甲双胍改善自发性高血压大鼠心肌肥厚的作用研究:以WKY雄性大鼠为对照组（WKY组,n=8只）。以同周龄雄性自发性高血压大鼠（SHR）大鼠为实验对象,并随机分为心肌肥厚模型组（SHR组,n=8只）和二甲双胍干预组（SHR+Met组,n=8只）。SHR+Met组按照体重给予二甲双胍悬浊液（300mg/kg/d）灌胃,连续给药6周。其余两组大鼠均给予等量生理盐水灌胃。给药前后测量大鼠血压,6w后用小动物心脏超声多普勒仪评价各组大鼠左室室间隔厚度及心功能。随后取大鼠心脏并分离左室,称取大鼠左室重量（LVW）,并计算LVW占大鼠体重（BW）的百分比等。采用HE染色、Masson染色观察各组大鼠心肌形态结构变化及纤维化。Western blot检测三组大鼠ANP、BNP的蛋白表达改变,Real-time PCR检测三组大鼠ANP、β-MHC、CollagenⅠ的m RNA水平,免疫组化检测三组大鼠α-SMA的蛋白表达,以明确二甲双胍对该周龄SHR大鼠心肌肥厚的改善作用。第二部分:二甲双胍对SHR心肌肥厚大鼠TLR4/MyD88信号通路的影响:实验对象、分组及给药方法同第一部分。常规采血、提取血清,采用Elisa方法检测并比较各组大鼠血清中炎症因子IL-1β与TNF-α含量;采用免疫组化检测并比较各组大鼠心肌组织切片中IL-1β与TNF-α的蛋白表达,以了解二甲双胍对SHR心肌肥厚大鼠血清及心肌组织中炎症因子的影响。采用Western blot、免疫组化检测各组大鼠TLR4蛋白表达,了解二甲双胍对SHR心肌肥厚大鼠TLR4表达的影响。同时采用Western blot及免疫组化检测各组大鼠TLR4下游靶蛋白MyD88、NF-κB的蛋白表达改变,以明确二甲双胍对SHR心肌肥厚大鼠TLR4/MyD88信号通路的作用。第三部分:二甲双胍对SHR心肌肥厚大鼠线粒体动力学及线粒体通路细胞凋亡的影响:实验对象、分组及给药方法同第一部分。采用透射电镜观察WKY组、SHR组、SHR+Met组左室心肌组织线粒体形态改变。采用Western blot方法检测各组大鼠线粒体融合指标OPA1、MFN2;线粒体分裂指标Drp1、MTP18蛋白表达,以了解二甲双胍对SHR心肌肥厚大鼠线粒体融合分裂蛋白的影响。采用Elisa检测并比较各组大鼠心肌ROS水平;采用Western blot检测并比较各组大鼠胞浆Cyt-C蛋白表达及Bcl-2、Bax蛋白表达水平的比值,并应用TUNEL方法观察比较三组大鼠心肌组织中凋亡情况,以了解二甲双胍对SHR心肌肥厚大鼠线粒体通路细胞凋亡的影响。结果:第一部分:1、给予二甲双胍治疗6周后,SHR+Met组大鼠血压仍处于高血压,与SHR组无统计学差异。超声心动图示三组心功能未见明显差异,但SHR组舒张末期平均室间隔厚度（LVAWd）较WKY组明显增加,而给予Met治疗后SHR大鼠LVAWd明显降低。2、SHR组大鼠LVW/BW值明显高于WKY组,Met干预6周后大鼠LVW/BW明显降低。3、HE及Masson染色发现SHR组大鼠心肌细胞横截面面积明显增加且心肌组织纤维化程度最重,经过6周的Met治疗后明显改善。4、Western blot结果表明SHR组大鼠ANP、BNP的蛋白表达较WKY组明显增加,二甲双胍治疗可显著下调SHR组大鼠ANP、BNP的表达。5、Real-time PCR示SHR组大鼠心肌组织ANP、β-MHC、CollageⅠ的m RNA水平明显高于WKY组,而给予Met治疗后这些指标m RNA水平明显下调。6、免疫组化检测示α-SMA在SHR大鼠心肌间质尤其是血管壁及周围的阳性表达明显增加,而Met干预后α-SMA阳性表达显著减少。第二部分:1、血清Elisa检测结果显示SHR大鼠IL-1β与TNF-α含量均较WKY组大鼠明显升高,而二甲双胍能明显降低血清中IL-1β与TNF-α水平。2、免疫组化结果表明SHR组大鼠左室心肌组织切片中IL-1β与TNF-α蛋白表达增加,而给予二甲双胍干预后IL-1β与TNF-α水平表达均明显减少。3、Western blot及免疫组化结果表明SHR组TLR4蛋白表达明显升高,而SHR+Met组TLR4蛋白表达显著下降,提示二甲双胍能抑制TLR4蛋白的表达。4、Western blot结果示SHR组TLR4下游蛋白MyD88表达增加,而给予Met治疗后SHR组大鼠MyD88蛋白表达减少。5、免疫组化结果示SHR组大鼠NF-κB蛋白主要在细胞核表达,呈棕黄色颗粒,且NF-κB阳性表达明显多于WKY组,而Met治疗后NF-κB阳性表达明显减少。第三部分:1、透射电镜结果显示SHR组大鼠多数线粒体肿胀,肌原纤维间线粒体片段化明显;线粒体嵴排列紊乱、甚至有断裂或消失。二甲双胍干预后SHR大鼠线粒体嵴重构明显。2、SHR组大鼠心肌组织线粒体融合指标OPA1、MFN2蛋白水平明显较WKY组降低,而给予二甲双胍治疗后OPA1、MFN2蛋白水平明显升高。SHR组大鼠心肌组织线粒体分裂指标Drp1、MTP18在线粒体内表达上升,而二甲双胍干预后Drp1、MTP18线粒体内蛋白含量明显降低。3、SHR组ROS水平较WKY组升高,同时胞浆内Cyt-C蛋白表达增加,而二甲双胍治疗后ROS水平降低、胞浆内Cyt-C含量减少。4、SHR组Bcl-2/Bax蛋白表达比率降低,给予二甲双胍干预后明显上升。5、TUNEL检测结果示SHR组TUNEL阳性细胞比率高于WKY组,而二甲双胍治疗能降低SHR组TUNEL阳性细胞比率。结论:通过本实验研究我们明确了二甲双胍对SHR大鼠心肌肥厚的改善作用,同时二甲双胍的这种心脏保护作用也许与其抑制TLR4/MyD88介导的炎症信号通路及调控线粒体动力学平衡、抑制线粒体通路细胞凋亡有关。本研究结果为高血压心肌肥厚提供了新的可能机制,为二甲双胍的多样保护心血管提供了新的方向。