MicroRNA-155调控急性心肌梗死后室性心律失常的机制研究

Ventricular arrhythmias(VAs) are the main cause of sudden death in patients with acute myocardial infarction(AMI). The abnormality in the expression and function of cardiac myocyte ionic channels and transporters is the critical underlying electrophysiological mechanism of VAs. MicroRNA-155(miR-155) can direatly regulate plasma membrane sodium channel, calcium channel and calcium pump,which is increased in ventricular myocardium after AMI. Our preliminary experiment showed that ventricular L type calcium current was signifcantly increased and monophasic action potential duration was prolonged in miR-155 knockout mice, which imply that miR-155 may play an important role in the regulation of VAs. However, there is no any report about the effects and mechanisms of miR-155 on VAs after AMI so far. Therefore, in the present study, we will investigate the effects and mechanisms of miR-155 on VAs after AMI using in vivo and in vitro electrophysiological techniques, and molecular biology methods in transgenic mice with cardiac-specific overexpression of human miR-155 gene and miR-155 knockout mice. We aim to clarify the effects and mechanisms of miR-155 on VAs after AMI and provide experimental evidence and new molecular target for treatment and prevention of VAs after AMI.

室性心律失常（VAs）是急性心肌梗死（AMI）患者猝死的主要原因，其重要电生理机制为心肌细胞离子通道和转运体表达和功能异常。MicroRNA-155(miR-155)可直接调控细胞膜钠通道、钙通道和钙泵的基因表达，在AMI 后心室肌表达显著升高。我们的预实验研究显示，miR-155 基因敲除小鼠其心室肌L 型钙电流显著增大，动作电位时程明显延长，提示miR-155 可能对VAs 有重要调控作用，但目前尚无相关研究报道。有鉴于此，本项目拟运用miR-155 基因敲除小鼠和心脏特异性miR-155 过表达小鼠，通过在体、离体和细胞水平的电生理研究，结合分子生物学研究，对miR-155 在AMI 后急性期和慢性期VAs中的作用及其机制展开系统研究，力图明确miR-155 对AMI 后不同阶段VAs 的影响及其机制，为有效防治AMI 后VAs 提供实验室依据和新靶点。

心脏重构是急性心肌梗死后的重要病理特征，是导致室性心律失常的重要基础，但其具有分子机制尚完全阐明，亦缺乏有效的防治方法。既往研究发现急性心肌梗死患者血清中MicroRNA-155（miR-155）的表达显著上调，但其作用和机制尚不明确。本项目主要内容包括：（1）利用miR-155过表达和miR-155敲除小鼠，通过结扎小鼠冠状动脉前降支（LAD）建立急性心肌梗死模型，观察miR-155对急性心肌梗死后的心室重构的影响。结果显示：与野生型小鼠相比，miR-155基因敲除小鼠心梗后心功能改善、梗死面积减小、相对瘢痕厚度增加、左室扩张指数降低、心肌中脑钠素（BNP）和心肌肌钙蛋白I（cTnI）表达减少，miR-155过表达小鼠则呈现相反效应；（2）分离miR-155过表达和miR-155敲除小鼠心肌梗死14天后的心脏成纤维细胞和心肌细胞，探讨miR-155对小鼠心脏成纤维细胞胶原蛋白合成、凋亡、增殖和表型转化等生物行为的影响。结果显示：心肌细胞和心脏成纤维细胞中肿瘤p53蛋白诱导核蛋白1（TP53INP1）的表达在miR-155过表达小鼠心梗后显著下调，而miR-155敲除小鼠显著上调。miR-155敲除抑制心脏成纤维细胞的增殖，减轻转化生长因子-β1（TGF-β1）介导的心脏成纤维细胞collagen I/III上调和caspase3下调，miR-155过表达则呈现相反效应。（3）通过生物信息学预测miR-155的靶基因并用荧光素酶报告基因检测验证。miR-155模拟物或抑制剂转染乳鼠心脏成纤维细胞，检测miR-155对心脏成纤维细胞中TP53INP1表达的影响。结果显示：生物信息学预测TP53INP1是miR-155的靶基因，荧光素酶报告基因实验显示miR-155能与TP53INP1基因3’-UTR结合。心脏成纤维细胞中miR-155模拟物显著抑制TP53INP1表达，而miR-155抑制剂则呈现相反效应。TP53INP1 沉默促进心脏成纤维细胞的增殖、I/III型胶原蛋白合成。本项目研究结果提示miR-155通过靶基因TP53INP1调节心脏成纤维细胞的生物学特性，从而影响心脏重构的发生发展，可能是防治心脏重构及心肌梗死后室性心律失常的重要靶点。