浦肯野细胞钙通道重塑在心力衰竭后室性心律失常中的作用和机制

浦肯野纤维在心脏激动传导及心律失常发生中起重要作用。神经化学因子Sema3a直接影响交感神经在心脏分布，发育过程中与浦肯野纤维相互作用使交感神经在心肌内梯度分布，在心肌梗死后室性心律失常中起重要作用。我们前期研究显示心肌梗死后梗死边缘区交感神经纤维增生,Sema3a敲除动物室速发生明显增多，提示sema3a与浦肯野纤维相互作用，共同参与心力衰竭后室速的发生，但其中分子机制需进一步探讨。研究显示心力衰竭时浦肯野细胞钙超载,跨膜钙离子流重塑，是导致室性心律失常的重要机制。本研究旨在通过在分别心力衰竭犬心肌中转染Sema3a过表达和敲除慢病毒载体,对比研究sema3a不同表达水平下,浦肯野纤维分布和细胞钙通道亚单位表达、浦肯野细胞miRNA表达谱变化,研究Sema3a和浦肯野纤维亚单位重塑在心力衰竭后心律失常发生中的作用及分子机制,为进一步认识和防治心力衰竭后心律失常提供理论支持。

背景 室性心律失常经常起源于蒲肯野纤维，但是其机制仍然未被清楚阐明。本研究运用钙成像、微电极及膜片钳技术研究正常及心力衰竭情况下蒲肯野细胞内钙和电生理的特征及其与心律失常的关系。结果 蒲肯野细胞具有特殊的钙动力学特征，钙瞬变达峰时间和衰减时间均明显慢于心室肌细胞。异丙肾上腺素（Iso，30nM）刺激下，蒲肯野细胞比心室肌细胞容易发生钙波(1HZ)。慢频率（0.2和0.5HZ）刺激下，钙瞬变时程有自发性延长的倾向。蒲肯野细胞的电生理特征与心室肌细胞有较大的不同：平台期电位为负值；0期去极化速度较快；动作电位时程（APD）明显长于心室肌细胞，在慢频率（0.2和0.5HZ）刺激下，表现出电不稳定性（APD变异性加大），甚至出现早期后除极。心肌梗死心衰后，蒲肯野细胞钙瞬变特征发生明显变化，表现为为钙瞬变幅度降低，舒张期细胞内钙浓度增大，钙瞬变衰减变慢，也更容易发生钙波。在生理情况下，蒲肯野细胞的晚钠电流就比心室肌细胞大，心衰后，心室肌和蒲肯野细胞的晚钠电流均明显增大，但蒲肯野细胞晚钠电流还是明显大于心室肌细胞。心衰后蒲肯野细胞早期后除极的发生率明显高于心衰的心室肌细胞，也高于对照组蒲肯野细胞，晚钠电流抑制剂雷诺嗪能明显抑制蒲肯野细胞早期后除极的发生。结论 蒲肯野细胞特殊的钙动力学和电生理特征是其易发室性心律失常的重要基础。心衰后蒲肯野细胞内钠钙发生明显重构，使其更容易发生触发性心律失常，而晚钠电流抑制剂可抑制触发活动的发生。我们的研究为心梗后室性心律失常的防治提供了理论基础。