TGF-β1/SMAD2/α-actinin-2/Kv1.5通路在房颤心房电重构中的作用及机制研究

Atrial fibrillation (AF), a common type of arrhythmia, is still a clinical challenge. Both electrical remodeling and structural remodeling are associated with AF. Electrical remodeling can lead to structural remodeling and finally permanent AF. However, electrical remodeling following the pre-existed structural remodeling is rarely reported. Basing on preliminary studies, our hypothesis is that TGF-β1/SMAD2, a vital signal involved in structural remodeling, can regulate Kv1.5 ion channel activity via α-actinin-2, thus affecting electrical remodeling. To test this hypothesis, a combined study with clinical, cellular and animal model levels will be performed. The expression profiles of the pathway molecules in the samples from AF patients will be analyzed. The effects on the electrical remodeling channel Kv1.5 will be further investigated by in vitro cultured atrial cells, patch clamp technology, single cell RT-PCR and RNA interference. Finally, the hypothesis will be confirmed by animal models. A novel molecular mechanism of AF is suggested by this study and a putative therapeutic target for AF treatment is thereby proposed.

心房颤动是临床上最常见的心律失常，其防治仍是难题。房颤的发生过程同时伴有电重构和结构重构，电重构可进一步引发结构重构，导致永久性房颤的发生。研究提示心衰和心肌炎时结构重构也可影响电重构。而在房颤中，心房结构重构能否影响电重构及其机制尚不清楚。本课题在前期研究的基础上，提出科学假说：结构重构关键信号TGF-β1/SMAD2可能通过细胞骨架蛋白α-actinin-2调控电重构通道Kv1.5，从而影响电重构。本项目将从临床组织水平、细胞水平和动物模型三个方面展开研究。首先检测各型房颤患者心房组织中该信号通路各分子的表达变化；再通过体外培养心房肌细胞，联合膜片钳全细胞记录和单细胞RT-PCR技术，干预TGF-β1及α-actinin-2，观察对Kv1.5的影响；最后通过动物模型进一步验证。若本项目得以实施，假说得以证实，将丰富房颤发生的机制，并为干预房颤，寻找新的分子靶点提供良好的理论基础。

心房颤动是临床上最常见的心律失常，其发生过程同时伴有电重构和结构重构，电重构可引发结构重构，而结构重构能否影响电重构及其机制尚不清楚。本项目通过研究TGF-β1/Smad与α-actinin-2、MG53、AhR/ARNT/CYP1A1多通路的表达变化探讨房颤结构重构和Kv1.5通路电重构之间的关系。.在组织水平发现： 胶原纤维排列紊乱程度以及TGF-β1, Smad2/p-Smad2, Smad7，α-actinin-2, Kv1.5的基因和蛋白水平在先心窦律组、风心窦律组和风心房颤组表达依次增加； 风心病组α-actinin-2与胶原容积分数、TGF-β1、Kv1.5表达正相关，差异有统计意义。进一步研究发现MG53蛋白可能参与风心病心房纤维化，与先心组相比, 风心窦律组、风心慢性房颤组MG53及TGF-β1蛋白表达依次增加，差异有统计意义。此外，芳香烃受体(AhR)可能也参与风心病心房纤维化。与先心组相比, 风心窦律组、风心慢性房颤组胶原含量、AhR、ARNT、CYP1A1基因及蛋白表达依次增加，风心病组AhR蛋白的表达与胶原容积分数、ARNT及CYP1A1蛋白表达正相关，差异有统计意义。.体外细胞干预刺激实验发现：与未刺激组及心室成纤维细胞刺激组相比，TGF-β1刺激大鼠心房成纤维细胞后I、III型胶原、α-辅肌动蛋白-2mRNA及蛋白表达增加，Smad2/3、p-Smad2/3蛋白表达增加，Smad7蛋白表达下降，差异有统计意义。与未刺激组相比，心室成纤维细胞刺激组表达有变化，但差异无统计意义，表明心房成纤维细胞胶原代谢异常表现较心室成纤维细胞更明显，其机制可能与TGF-β1/SMAD信号通路相关。另以体外培养大鼠心肌细胞H9C2为研究对象，与正常糖浓度组相比，高糖刺激后AhR由细胞质转入细胞核内，心肌细胞表面积增加，ROS含量增加，AhR、CYP1A1、ANP、BNP基因及蛋白表达升高，加入白藜芦醇后（高糖+AhR阻滞剂组）可逆转上述表达。而高糖组与DMSO组（高糖+AhR阻滞剂对照组）相比，差异无统计意义，表明AhR可能参与糖尿病心肌病肥大。.本研究通过人体组织及细胞体外刺激干预，多平面研究了心房重构相关机制，丰富了房颤及糖尿病心肌病发生的分子机制，为临床干预房颤及寻找新的分子靶点提供良好的理论基础，具有重要的理论和临床意义。