内质网应激介导心律失常基质形成及药物干预

【作者】 熊伟； 张丽； 梁时雨； 袁振波； 郑桐； 祝凯鸽； 伊迪热斯江·艾力； 高菲菲； 汤依群；

【机构】 中国药科大学临床药学教研室；

【摘要】 心律失常多发生于有病心脏,心肌肥厚,电重构等构成心律失常基质,心肌离子通道功能异常而引起的心电紊乱直接诱发心律失常发生。分子生物学研究提示,所有通道蛋白的组装,变构,内质网均有参与,是离子通道发挥作用的上游。本课题研究内质网应激促心电异常发生机制。目的:本文探讨内质网应激促心电重构机制及药物干预。方法:大鼠40只,随机分为4组,每组10只。正常组皮下注射生理盐水,连续10天;模型组皮下注射异丙肾上腺素ISO,1mg/kg,连续给予10天,诱导心肌缺血,药物干预组:大鼠造模第7-10天,同时给予药物治疗。分别设内质网应激抑制剂组(造模第七天开始给予四苯基丁酸20mg/kg,皮下注射)和新化合物CPUY11018组(造模第七天开始给予CPUY11018,5mg/kg,皮下注射)。第11天,测大鼠心体比,记录心电图,测量QTc,取大鼠左心室肌,RT-PCR技术检测内质网应激相关基因GRP78、CHOP、XBP1,心肌钠通道SCN5A、SCN1B,ATP钾通道Kir6.2、Kir6.1、SUR2A基因的表达。结果:异丙肾上腺素造模10天,大鼠左室/体重比值为2.22±0.16,正常组的左室/体重为1.63±0.45,明显增大。正常大鼠ECGII的QTc为(181.9±8.3)ms,造模10天后,大鼠的QTc明显延长(207.8±16)ms,提示心肌复极过程异常。PCR实验结果显示,模型大鼠GRP78,CHOP,XBP1基因表达显著上调(GRP78为3.81±1.87,CHOP为8.66±3.06,XBP1为11.54±3.68,正常组数值为1,以下同),提示内质网应激异常;钠通道功能亚基SCN5A表达下调(0.53±0.20),调节亚基SCN1B上调(5.45±2.02),ATP钾通道功能亚基Kir6.2表达下调(0.76±0.23),Kir6.1上调(8.42±1.20),调节亚基SUR2A上调(62.34±17.91),各组差异具有统计学意义。四苯基丁酸干预组,QTc值(176.1±0.9)ms,相较于模型组明显缩短,趋近于正常值。GRP78、CHOP、XBP1基因表达下调(GRP78为2.14±0.93,CHOP为4.47±1.94,XBP1为5.31±2.22),同时逆转Kir6.2基因表达降低(1.07±0.38),回复SUR2A表达水平(51.40±8.24),钠通道SCN5A基因表达(0.76±0.31)趋近正常组,差异具有统计学意义。新化合物CPUY11018治疗后,QTc值(156.0±2.6)明显缩短,与正常值相近。钾通道的Kir6.2基因上调(0.90±0.46),SUR2A下调(3.71±0.55),钠通道SCN5A基因上调(0.76±0.16),更趋近正常组的表达,内质网应激相关的基因GRP78,CHOP,XBP1均下调(GRP78为0.99±0.17,CHOP为1.29±0.20,XBP1为1.85±0.85),说明CPUY11018具有抑制内质网应激,保护心脏离子通道表达作用。结论:皮下注射异丙肾上腺素ISO10d,大鼠QTc明显延长,心电异常。GRP78、CHOP、XBP1基因表达上调,表明β1受体持久兴奋,心肌缺血,诱发内质网应激,ATP钾通道和心肌钠通道基因下调,引起心电重构,诱导心律失常基质形成。抑制内质网应激,可以逆转ATP钾通道和心肌钠通道基因病变,QTc明显缩短,心电恢复正常。新三类抗心律失常药CPUY11018治疗后,QTc趋于正常,内质网应激相关的基因下调钾通道和钠通道表达趋于正常,实验结果提示,疾病状态诱导的内质网应激,参与了离子通道表达和功能的改变,是心电重构的上游原因。稳定内质网,抑制内质网应激,可能是抑制心律失常基质形成的重要靶点。更多还原