FHF对心肌钠通道和兴奋性的调节作用及其病理生理学意义

心肌钠通道NaV1.5在产生和传导心肌细胞的兴奋性中具有重要作用。NaV1.5需与多种蛋白形成通道蛋白复合体来维持正常生理功能。 NaV1.5或其结合蛋白的基因突变可引起心肌兴奋性的改变而致心律失常。成纤维生长因子同源性因子（FHF）是一类新颖的细胞内钠通道结合蛋白，其一种亚型的突变可改变中枢神经钠通道功能及神经元的兴奋性而引起脊髓小脑运动失调症，这提示FHF对钠通道的调节异常具有重要的病理生理意义。但FHF对在体心肌钠通道的调节及心肌兴奋性的影响目前仍不清楚。本课题拟从研究FHF在心肌细胞内的表达入手，将系统研究FHF对心脏钠通道的影响并阐明其可能的作用机制，进而研究FHF对心肌动作电位及心肌兴奋性的影响，最后将在大鼠心衰模型中研究FHF在心衰心脏兴奋性中所起的作用。这些研究将为揭示FHF对正常的及心衰情况下的心肌钠通道和心肌兴奋性的影响提供重要的实验资料，并将为相应疾病的防治提供方向。

钠通道Nav1.5 在心肌兴奋性的产生和传导中具有重要作用。Nav1.5与多种蛋白形成通道蛋白复合体来维持正常生理功能。成纤维生长因子同源性因子（FHF）是一类新颖的细胞内钠通道结合蛋白，其一种亚型的突变可改变中枢神经钠通道功能及神经元的兴奋性而引起脊髓小脑运动失调症，这提示FHF 对钠通道的调节异常具有重要的病理生理意义。但FHF 对在体心肌钠通道的调节及心肌兴奋性的影响目前仍不清楚。本课题中我们对此问题进行了研究，并取得了重要实验结果及数据：我们发现FHF在心脏中有特异性表达，在小鼠心室肌中以FGF13为主，在小鼠心房肌以FGF12B为主，在人心室肌中以FGF12B及FGF13为主，在人心房肌以FGF12B为主； FGF13与Nav1.5有共定位关系，在FGF13心肌条件性基因敲除小鼠的心室肌细胞上，检测到钠电流的电流密度降低，钠通道的失活曲线向超极化方向移位，我们进一步检测了FGF13各亚型是如何影响钠通道门控动力学特征的分子机制，发现FGF13氨基末端是引起钠通道门控改变的一个关键部位。我们利用FGF13敲除小鼠首先记录了心肌细胞动作电位的变化特征。与野生型或Cre鼠相比，FGF13基因敲除鼠的动作电位0相上升幅度降低，速率减慢，动作电位时程延长。对于动作电位时程延长的机制，我们又进一步检测了心肌钙电流和钾电流的大小，结果显示敲除FGF13对心室肌钙电流的大小无显著影响，但可明显降低瞬时外向钾电流Ito。我们又检测了敲除FGF13对小鼠整体心电活动的影响，结果显示敲除小鼠的P波和PQ间期无明显改变，但QRS时程有显著延长。我们用氟卡尼（IC类钠通道阻断药）进一步检测了FGF13的潜在致心律失常作用，发现野生型小鼠没出现明显的心律失常，而FGF13基因基因敲除小鼠可出现明显的室性心律失常表型，提示FGF13基因可能是潜在的致心律失常基因。为进一步揭示FGF13在心衰心律失常中的作用，我们制备了心衰小鼠的动物模型，与野生型心衰小鼠相比，FGF13基因敲除小鼠心衰模型发生室性心律失常的几率明显增加。综上所述，FGF13主要在小鼠心室肌表达，并可调节钠通道的表达和功能，敲除FGF13可影响动作电位及心肌细胞兴奋性，在氟卡尼刺激下可诱发心律失常，在心衰小鼠可引起心律失常的发生率明显增加，以上结果提示FGF13不仅是一种重要的钠通道调节蛋白而且是潜在的致心律失常基因。