三氧化二砷诱发心肌间质纤维性变促恶性心律失常

三氧化二砷(As2O3)为目前临床治疗白血病最有效的药物，但具有心脏毒性，可诱发长QT综合征，房室传导阻滞等恶性心律失常，甚至可引起猝死。以往的研究集中于As2O3杀伤心肌细胞和对离子通道的直接影响，而忽视了心脏中数量最多的细胞－心肌成纤维细胞在其中所起的作用。本课题将尝试证明As2O3可以诱导心肌间质产生纤维性变，其机制与As2O3 诱导成纤维细胞转化生长因子(TGF-β1)介导的Smads、Bax/Bcl-2等信号分子有关；同时利用细胞共培养、膜片钳和分子生物学技术证明异常增殖或凋亡的成纤维细胞释放大量TGF-β1通过旁分泌作用对心肌细胞膜HERG钾通道，L型钙通道和心肌间隙连接蛋白43调节异常，从而促进长QT综合征和房室传导阻滞等恶性心律失常的发生。该课题的研究不但对As2O3引起的心源性猝死的防治提供理论基础，而且将进一步拓展我们对心肌纤维化与恶性心律失常这一重大科学问题的认知。

三氧化二砷 (Arsenic trioxide, ATO) 作为临床上治疗早幼粒细胞白血病（APL）最有效的药物之一，可诱发长QT综合征并导致心源性猝死。本研究评估ATO是否能够诱发心肌纤维化，并探讨心肌纤维化与长QT综合征的关系。豚鼠静脉注射ATO (1 mg/kg-1)显著诱导心肌纤维化和长QT综合征发生，并伴随TGF-β1蛋白表达升高和HERG 和 Kir2.1 钾通道蛋白表达降低。采用培养的乳鼠心肌成纤维细胞，ATO可显著升高TGF-β1蛋白的表达和分泌，促进胶原的生成。全细胞膜片钳实验和免疫印记证明，在稳定转染HERG钾基因的HEK-293细胞或心肌细胞，TGF-β1可显著增加PKA的活性，并且抑制HERG和IK1钾电流，其相应编码蛋白HERG蛋白和Kir2.1蛋白也显著降低，而通道蛋白的改变且可被PKA阻断剂H-89所预防。采用成纤维细胞和心肌细胞共培养系统，发现在成纤维细胞与心肌细胞共培养组培养液中TGF-β1的含量显著升高，且HERG 和 Kir2.1 钾通道蛋白显著降低。采用TGF-β信号阻断药物LY364947 (1 mg/kg-1) 给予豚鼠体内预防性注射，发现可明显减轻心肌间质纤维化和长QT综合征的发生，并且相应表达异常蛋白也可被扭转。其次，ATO对心肌成纤维细胞表现为双向调节作用，及低剂量促进成纤维细胞增殖，高剂量诱导成纤维细胞凋亡。在分离的ATO处理的豚鼠心肌成纤维细胞中观察凋亡现象发生，bax/bcl-2比率显著升高，ERK1/2信号通路变化，而p38，和JNK信号没有显著变化。以上研究说明ATO诱发心肌纤维化加重了长QT综合征的发生，调节心肌纤维化可以作为防治药物获得性长QT综合征的一种新策略， TGF-β信号通路在ATO诱导的成纤维细胞增殖或凋亡中发挥重要作用。另外，本课题发现转化生长因子三型受体TGFβR3为miR-21的直接调控靶点，miR-21与TGFBR3 3‘UTR非编码区结合，并抑制TGFBR3蛋白表达。同时瞬时过表达TGFBR3也可以通过抑制TGF-β信号通路通过降低smad表达来抑制miR-21的表达，因此本研究发现了一个参与心肌纤维化的循环通路及miR-21/TGFBR3。本次申请发表SCI收录研究型文章3篇，英文综述1篇，培养研究生4名，获得黑龙江省科技进步二等奖一项。