FPPs通过调节小G蛋白信号通路在血管紧张素II诱导心房纤维化和房颤发生中的作用及其机制研究

Atrial fibrillation (AF) is one of the most important types of arrhythmia. The development of atrial fibrillation is closely associated with cardiac remodeling especially the atrial fibrosis. Our previous results have indicated the important target of farnesylpyrophosphate synthase (FPPs) in cardiac fibrosis. This project is to study firstly the alteration of activity and expression of FPPs in the atrium of angiotensin II induced cardiac fibrosis models. We aim to compare the expression of FPPs between AF patients and sinus rhythm ones. Then we will explore the effect of the alteration of FPPs expression and FPPs inhibitor on angiotensin II induced atrial fibrosis and the following incidence and inducibility of AF and the small G protein signaling. We aims to clarify the important role of FPPs in angiotensin II induced atrial fibrosis and the incidence of AF as therapy target and associated mechanism.

心房纤维颤动（房颤）是人类最常见心律失常之一。房颤发生与心脏结构重塑特别是心房心肌纤维化密切相关。我们前期工作已明确提示调节甲羟戊酸途径关键酶法呢焦磷酸合酶（FPPs）在心肌纤维化中的重要作用。因此我们的假说是甲羟戊酸途径中关键酶FPPs也可作为Ang II诱导心房纤维化及心房颤动发生中的干预靶点。本课题拟于在体及离体血管紧张素II（Ang II）诱导心肌纤维化模型上，检测比较心房组织和心房肌细胞上FPPs活性或基因表达改变，并在人体房颤患者与正常患者在心房组织进行检测。同时通过调控FPPS活性或基因表达观察FPPS酶活性或基因水平改变检测对Ang II诱导心房纤维化及心房颤动发生及易感性变化影响。并进一步通过调控FPPs活性或基因表达观察对下游小G蛋白通路的影响及作用环节。

既往研究表明FPPS参与AngII诱导的心脏纤维化和心肌肥大。本课题通过比较房颤和窦律心房组织纤维化程度和FPPS表达，使用FPPS抑制剂伊班膦酸钠干预AngII诱导在体与离体的小鼠心房纤维化模型，结合心脏电生理技术、分子生物及病理学方法，阐明FPPS与房颤及心房纤维化的相关性，及其对心房纤维化及房颤易感性的影响，并探讨作用机制。研究分析了28例行心脏瓣膜置换术患者的右心房组织，与窦性心律组（14例）相比，持续性房颤组（14例）心房I型、Ⅲ型胶原及FPPS蛋白蛋白水平明显上调（P<0.05），胶原容积分数（CVF）显著增高（P<0.05）， FPPS表达水平与CVF呈显著正相关（r=0.67，P<0.05）。上述结果提示FPPS可能在心房纤维化和房颤发生发展中起重要作用。取8周龄雄性C57小鼠随机分为对照组、伊班膦酸钠组（ibandronate）、AngII致心房纤维化模型组（AngII）及伊班膦酸钠治疗组（AngII+ibandronate），小鼠皮下埋置微量泵，分别给予生理盐水、ibandronate（1mg/kg/d）、AngII（1.5 mg/kg/d）及AngII联合ibandronate持续泵注，28d后行小鼠心脏电生理检查，取小鼠心房组织；提取小鼠原代心房成纤维细胞， AngII诱导离体心房纤维化，予以伊班膦酸钠及RhoA/ROCK通路抑制剂。检测上述组织与细胞的I、Ⅲ型胶原，CTGF，MMP-2等纤维化指标及FPPS的蛋白及mRNA的水平，采用Masson染色检测心房胶原分布，采用pull-down方法检测RhoA活性。实验结果提示：AngII组AERP明显减小，房颤诱导率显著增加（P<0.05），伊班膦酸钠治疗后，AERP较AngII组明显增大，房颤诱导率显著下降（P<0.05）；与对照组相比，AngII组小鼠心房组织纤维化指标明显上升（P<0.05），胶原容积分数（CVF）亦显著增高（P<0.05），RhoA活性及cofilin磷酸化增加；而伊班膦酸钠干预能抑制AngII的效应。体内外实验结果一致：FPPS抑制剂伊班膦酸钠能显著改善AngII诱导的在体和离体小鼠心房纤维化，降低房颤易感性，这个过程可能是由RhoA/ROCK信号通路介导的。本项目资助SCI文章发表1篇，待发表3篇；培养博士研究生3名，毕业2名，在读1名；硕士研究生1名，已毕业。