氟卡尼治疗儿茶酚胺敏感性室速的新机制:钠通道阻滞剂的区域选择性作用

Catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia (CPVT) is a rare and highly lethal form of inherited arrhythmogenic disease, the prevalence of CPVT is about 1/10000. Flecainide is effective in the management of CPVT, the underlying mechanism is debated. Previously we have demonstrated that blocking sodium channel is the mechanism for the flecainide treatment in CPVT; the kinetics of sodium channel is the determination of the efficacy of sodium channel blockers (SCB);there are some discrepancies of the kinetics between sodium channel in the cell midsection (M) or at the cell end (ID). Based on the pathophysiology of calcium leak and triggered activity in CPVT occurred in the midsection of cell. we propose that the discrepancies of sodium channel kinetics allow us to use flecainide to treat CPVT and avoid its proarrhythmias which manifests the conduction delay by blocking sodium channel in the cell end. In the present project, we plan to prove our hypothesis in CPVT transgenic mice CASQ2R33Q. Part 1. We explore underlying mechanisms of flecainide preferentially blocking sodium channel in the cell midsection, but not in the cell end. We also investigate the underlying mechanisms of distinct efficacy of different SCB in the treatment of CPVT. Part 2. We explore molecular basis of ultrastructional remodeling of sodium channel in CPVT. This study will clarify the new mechanism for the effectiveness and safety of flecainide treatment in CPVT, in addition we will establish the theory of the selective action of SCB and a new therapeutic strategy of SCB for heart diseases.

儿茶酚胺敏感性室速（CPVT）是罕见恶性遗传性心律失常疾病。氟卡尼治疗CPVT 效果良好，具体机制尚存争论。前期工作课题组证实：氟卡尼治疗CPVT的机制为 钠通道的阻断效应；钠通道在心室肌细胞体部及端侧的动力学存在差异，而这种差异又决定钠 通道阻滞剂疗效的不同。基于CPVT的主要病理生理机制“RyR2钙漏和触发活动”发生在心肌细 胞体部，我们提出“心肌细胞区域性钠通道动力学差异是氟卡尼安全有效治疗CPVT的基石”核心假说。本项目立足于前期基础，利用CPVT转基因小鼠，从整体-组织-细胞-亚细胞水平，探 讨氟卡尼选择性阻滞心肌细胞体部以治疗CPVT而不影响心肌传导的机制；并以CPVT心肌细胞存 在超微组织重构为切入点，在亚细胞水平探索CPVT钠通道重构的分子基础。本课题将阐明氟卡尼有效、安全治疗CPVT的新机制，为确立钠通道阻滞剂的区域选择性作用理论及其临床应用的扩展提供依据。

心肌细胞钠钙离子稳态紊乱在许多心脏疾病的病理生理中扮演重要角色。钠钙离子稳态在心肌细胞内相互影响并相互作用。目前临床中缺乏直接调控心肌细胞钙稳态的药物，一些临床和基础研究提示可以通过调控心肌细胞内钠离子转运异常，间接改善心肌细胞内钙稳态异常，从而达到临床治疗效果。比如晚钠电流阻滞剂对心衰和心肌肥厚的治疗，再如氟卡尼对CPVT的治疗等。钠通道阻滞剂的临床使用顾虑是其致心律失常以及致负性肌力作用，探索全新的调控心肌细胞内钠离子稳态机制，减少相关副作用是本研究的初衷。.前期研究提示钠通道附属亚单位可直接或间接改变钠通道空间构象从而影响其电生理特性，有研究表明闰盘处钠通道主要与β亚基，ankyrin-G，SAP97，缝隙链接蛋白结合，侧膜处钠通道主要与互作蛋白复合物结合。心肌细胞闰盘和侧膜处心室肌细胞Nav1.5所属的微环境、信号调控以及所形成的Nav1.5大分子复合物的结合蛋白的不同，决定着闰盘和侧膜处Nav1.5的通道动力学特征的可能存在差异。.本项目首先证实了小鼠心肌细胞上Nav1.5分布存在差异。通过应用细胞贴附膜片钳技术研究心室肌细胞亚细胞水平Nav1.5钠电流电生理特，发现钠通道动力学在体部的SSI曲线较端侧的SSI左移，对氟卡尼的使用依赖性（use-dependent block）研究表明，氟卡尼对体部的钠通道较端端侧钠通道更为敏感，提示应用小剂量氟卡尼，在对心肌细胞的传导性无明显影响的情况下，可以干预心肌细胞体部膜下钠离子的转运，进而调控心肌细胞内钙转运。.近年来SGLT2抑制剂治疗心血管疾病机制的研究已成为热点，其中钠离子假说成为争论之一。本项目研究发现SGLT2抑制剂恩格列净对正常心肌细胞的钠钙离子无明显影响，但是恩格列净可完全逆转哇巴因所致的心肌细胞钠钙离子转运异常。在具有CPVT表型的R33Q转基因小鼠研究表明，恩格列净通过调控心肌细胞内钠离子转运，可改善R33Q转基因小鼠心肌细胞的钙转运异常以及心律失常的诱发。此部分研究提供了一种不阻滞钠通道功能改善心肌细胞钠钙离子转运的全新途径。.本项目为抗心律失常药物的选择和开发新型抗心律失常药物开辟了新的思路。