Kv4.3通道蛋白在压力负荷心肌肥大中的表达变化及辛伐他汀的干预研究

摘要

研究背景：心脏猝死是指有或者是无基础性心脏病的患者由于心血管原因发生的死亡，其死亡的时间和方式都难以预料。目前关于心脏猝死的时间定义为：从临床症状突然发作到意识丧失不超过一个小时。在临床上，心脏猝死往往由室性心动过速所诱发。有研究表明，心肌组织在发生肥大的情况下，其电生理改变造成动作电位时程的延长，最终导致患者极易发生室性心律失常。有很多研究表明，钾离子通道在心肌肥大的情况下会发生明显下调，从而引起动作电位时程的延长。另外，有研究表明，人为抑制复极的钾电流能够明显造成动作电位时程延长，后者造成QT间期的延长以及离散度的增加，因而得出结论钾电流的重构可能是心律失常发生的机制之一。构成钾电流的主要物质基础就是心肌细胞表面表达的各种钾离子通道蛋白。心肌细胞表面的钾离子通道蛋白种类繁多且复杂。其中重要的一种就是构成瞬时外向钾电流Ito的钾离子通道蛋白，称为Kv通道蛋白。瞬时外向钾电流Ito是一种电压门控的钾电流，主要作用于动作电位的1期复极期，瞬时外向钾电流Ito还能够调节钙离子在细胞中的进出、心肌细胞的舒缩以及心肌细胞的肥大。心脏疾病或多或少都与Ito相关，且Ito的改变与长QT间期综合征以及Brugada综合征有着明显的关联。Kv4.3通道蛋白是构成Ito的核心α亚基，在大鼠的心室肌中均匀表达。有研究表明，人类发生充血性心力衰竭而造成的心肌肥大时，心肌组织中的Kv4.3基因明显下调。辛伐他汀是一种经典的调节胆固醇代谢的药物。有研究表明辛伐他汀能够明显降低心血管疾病的发病率和死亡率，这种作用独立于其降脂作用而存在，因此将这种辛伐他汀的作用称为多效性保护作用。这种多效性保护作用包括辛伐他汀的改善心肌组织重构的作用（抵抗心肌肥大的作用）以及降低心律失常的发生率的作用。是否辛伐他汀能够在心肌肥大过程中调节Kv4.3的表达，从而发挥其多效性心脏保护作用是目前研究的热点与难点。实验目的：因为辛伐他汀具有抗心律失常作用和抗心肌肥大的作用且Kv4.3在心肌肥大中可能发生改变从而诱发心律失常，于是我们的实验假设肥大的大鼠心肌细胞中的Kv4.3发生了改变并且辛伐他汀能够调节Kv4.3的表达。分别建立在体和离体的大鼠心肌肥大模型，使用辛伐他汀进行干预，分别检测Kv4.3在离体心肌细胞、大鼠心内膜下心肌以及心外膜下心肌中的表达变化。最后，检测离体心肌细胞中Ito的变化。实验方法：分别对雄性Sprague-Dawley大鼠施行腹主动脉部分结扎术以及对培养的原代大鼠心肌细胞进行血管紧张素II处理来制作大鼠心肌肥大模型。使用Westernblot和实时定量RT-PCR对大鼠心肌中的Kv4.3蛋白和Kv4.3mRNA表达水平进行检测。使用全细胞膜片钳检测离体大鼠心肌细胞的瞬时外向钾电流Ito。实验结果：1.腹主动脉缩窄7周后形成了大鼠左心室肥大，伴随着左心室心内膜下心肌和心外膜下心肌中Kv4.3通道蛋白表达的明显下降。因为Kv4.3是心肌细胞瞬时外向钾电流的形成基础，因此，实验表明心肌肥大的情况下心肌细胞发生了电生理基础的重构，心肌细胞的瞬时外向钾电流可能由于Kv4.3的变化而发生变化，从而引起心肌细胞动作电位时程的改变。这也许是心肌肥大情况下易发生心律失常的重要原因之一。2.辛伐他汀在抑制腹主动脉缩窄大鼠心肌肥大的同时，能够明显抑制大鼠肥大左心室心外膜下心肌中的Kv4.3表达的下降，而对心内膜下心肌的Kv4.3表达的下降无明显抑制作用。这表明辛伐他汀具有调节心肌细胞电生理重构的作用，这种作用的特点是辛伐他汀能够在心肌肥大的情况下选择性的调节心肌组织中的Kv4.3表达水平。这可能是辛伐他汀发挥其抗心律失常作用的重要机制之一。3.辛伐他汀抑制肥大左心室心外膜下心肌中Kv4.3下降的同时抑制了心外膜下心肌中钙调神经磷酸酶的活性。这证明钙调神经磷酸酶可能在辛伐他汀调节Kv4.3的过程中起着重要的作用。4.AngII能够明显造成原代大鼠心肌细胞发生肥大，心肌细胞肥大后其表达Kv4.3下降，Ito也明显减弱，提示单纯肥大的心肌细胞其Kv4.3是降低的，这与在体水平肥大心肌细胞Kv4.3的降低是一致的。并且提示Kv4.3的降低明显造成了Ito的减弱。5.辛伐他汀能够抑制AngII造成的心肌细胞肥大，与此同时抑制Kv4.3和Ito的降低。这说明辛伐他汀能够抑制离体肥大心肌细胞Kv4.3的降低，从而抑制了Ito的减弱。这与辛伐他汀对心外膜下心肌细胞的作用是一致的，而辛伐他汀不能抑制心内膜下心肌细胞Kv4.3的降低仍需要进一步的研究。结论：我们的研究发现在心肌肥大的情况下，心肌细胞中的Kv4.3表达水平明显降低，而辛伐他汀能够逆转离体肥大心肌细胞的Kv4.3降低，同时抑制了Ito的降低；而辛伐他汀能够选择性的抑制肥大的左心室心外膜下心肌中的Kv4.3水平的降低。这可能是辛伐他汀抗心律失常的重要机制之一。

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前言

文献回顾

一、 室性心律失常的产生机制

二、 心肌肥大与室性心律失常

三、 钾离子通道与室性心律失常

四、 他汀类药物的抗心律失常作用

正文

实验一 大鼠心肌肥大模型的建立

1 主要实验材料

2 实验方法

3．结果

4 讨论

实验二 Kv4.3 及Ito在肥大心肌中的表达变化

1 主要实验材料

2 实验方法

3．结果

4 讨论

实验三 辛伐他汀对肥大心肌中Kv4.3 及Ito的影响

1 主要实验材料

2 实验方法

3．结果

4 讨论

小结

参考文献

个人简历和研究成果

致谢