SIRT1/PI3K/SGK1信号通路调控hERG钾通道在糖尿病诱发获得性长QT间期综合征中的作用

Diabetes-induced acquired long QT syndrome (acLQTS) always accompanied with torsade de pointes and even sudden death. Defective hERG channel protein expression is an important cause. However, the underlying molecular mechanism has not yet been fully revealed. Thus, effective cure drugs are still in short. Our previous study found that under high glucose conditions, the expression of hERG protein decreased, accompanied with decreased channel currents; meanwhile, SIRT1 expression decreased, and SIRT1 agonist can restore hERG channel expression. Therefore, we hypothesize that SIRT1 is involved in the regulation of hERG channel under high glucose incubation, which is an important pathological factor for diabetes-induced acLQTS. This project will use molecular biology and electrophysiological techniques in cell models (HEK293 cells stably expressing hERG gene and human-induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes) and diabetic rabbit models to investigate the role and mechanism of SIRT1/PI3K/SGK1 signaling pathway in regulating hERG potassium channels in the development of diabetes-induced acLQTS and to provide a new therapeutic target for the treatment of diabetic acLQTS.

糖尿病诱发的获得性长QT间期综合征（acLQTS）常伴有尖端扭转型室速，易致猝死。hERG通道表达缺陷是其主要原因，但其中的分子机制尚未被完全揭示，导致目前缺少有效的治疗药物。我们前期研究发现在高糖条件下hERG蛋白表达减少，通道电流减小，同时SIRT1表达下调，而使用SIRT1激动剂可以恢复hERG通道的表达。因此，我们提出假设：SIRT1参与了高糖对hERG通道的抑制作用，是糖尿病诱发acLQTS的重要因素。本项目将以hERG-HEK293细胞和hiPSCs诱导分化的心肌细胞为体外模型，结合糖尿病家兔模型，运用分子生物学和电生理技术，研究以SIRT1为核心的SIRT1/PI3K/SGK1通路对hERG通道的调控在糖尿病诱发acLQTS中的作用及机制，为糖尿病性acLQTS提供新的药物治疗靶点。

长QT间期综合征易导致尖端扭转型室性心动过速，引发心脏猝死。hERG基因编码快速激活延迟整流钾通道的α亚基，对心脏动作电位复极起重要作用。hERG功能紊乱会引起心脏复极延迟，导致获得性长QT间期综合征的发生，引发危及生命的心律失常。与其他化合物相比，黄酮类化合物更易抑制hERG通道。槲皮素是一种广泛存在于植物界的黄酮类化合物，具有多种生物学活性和极高的药用价值，但其特殊结构使其具有致心律失常的风险，但确切机制仍未阐明。因此，本研究旨在评价槲皮素对hERG通道的抑制作用及其致室性心律失常的风险，并揭示其相关机制。本研究利用全细胞膜片钳技术和分子生物学相关实验发现：（1）槲皮素急性给药后对hERG通道具有抑制作用，在40 mV电压下3 μmol/L、10 μmol/L和30 μmol/L槲皮素对hERG电流抑制率分别为17.1%，46.5%和69.8%。槲皮素减慢hERG通道失活并缩短失活时间常数，但对hERG通道复活无影响。（2）槲皮素与hERG通道结合的作用位点是F656，槲皮素与hERG通道F656氨基酸形成了π - π堆积相互作用。（3）槲皮素对hERG通道具有长期抑制作用，槲皮素孵育24小时可降低hERG蛋白的表达，对hERG蛋白（155 kDa）的抑制率为23.0%（10 μmol/L）和49.1%（30 μmol/L）。免疫荧光实验显示同样的结果。（4）机制研究发现，槲皮素孵育24小时后对hERG通道的mRNA无抑制作用，但可增加细胞膜上成熟的155 kDa hERG通道蛋白降解。结论：（1）槲皮素通过F656瞬时结合于hERG通道，加速通道失活。（2）槲皮素对hERG通道具有长期的抑制作用，可能机制为增加细胞膜水平hERG通道的降解。