CLOCK-BMAL1对心室肌细胞β1AR信号通路的调控及其在慢性心衰室性心律失常发生中的作用

Ventricular arrhythmias(VA) and sudden cardiac death(SCD) are common in chronic heart failure(CHF) patients, with peak in eraly morning. CLOCK-BMAL1 regulates cardiac circadian by binding to the E-box. Our preliminary experiment showed that CLOCK and β1-adrenergic receptor (β1AR) expression was attenuated in CHF guinea pig, and CLOCK-BMAL1 specifically binded to E-box of β1AR; However, it is unclear whether CLOCK-BMAL1 affects VA occurrence through β1AR signal pathway in CHF. Through GOF mutations of CLOCK-BMAL1, LOF mutations of BMAL1, We will investigate the impacts on β1AR signal pathway and VA occurrence in CHF. We use ChIP and Luciferase assay to verify if CLOCK-BMAL1 can induce β1AR expression. This study will explore the role and mechnism of CLOCK-BMAL1 in the arrhythmogenesis in CHF and find novel therapetic target to prevent ventricular arrhythmias.

慢性心衰(CHF)易发生室性心律失常（VA）和心脏性猝死（SCD），且呈明显的昼夜节律；CLOCK-BMAL1是心肌细胞内控制生物钟节律的转录因子二聚体，通过结合到目的基因启动子E-BOX序列调控其表达。我们前期研究发现CHF豚鼠心肌细胞CLOCK和β1AR表达衰减，CLOCK-BMAL1与β1AR启动子E-BOX呈特异性结合；CHF时交感持续激活，CLOCK-BMAL1是否通过β1AR信号通路调控VA的发生尚不清楚。因此，本研究旨在应用豚鼠CHF模型，通过载体腺病毒感染使CLOCK-BMAL1高表达，siRNA技术使BMAL1低表达，观察对β1AR信号通路和VA的影响，采用ChIP和Luciferase报告基因验证CLOCK-BMAL1与β1AR启动子结合是否能诱导β1AR表达增强，探讨CLOCK-BMAL1在慢性心衰VA发生中的作用及分子机制，为寻找CHF心律失常新的治疗靶点提供依据。

背景：慢性心力衰竭（CHF）患者室性心律失常（VA）和心脏性猝死（SCD）的发生具有明显的昼夜节律特征。该现象是由中枢生物钟通过自主神经系统调控的，直至近年有证据提示心脏生物钟能够调控离子通道和心律失常的发生，但这些研究都是基于正常或转基因动物，并没有在慢性心力衰竭的病理状态下进行研究。.目的：本研究旨在探讨心脏生物钟在慢性心衰 VA 发生中的作用及分子机制，为寻找慢性心衰 VA 和 SCD 新的治疗方式与干预靶点提供依据。.方法与结果：通过升主动脉缩窄的方法构建慢性心衰豚鼠模型，采用 RT-PCR 方法检测CHF 时CLOCK、BMAL1和 PER1等心脏生物钟因子均表现出明显的节律性（P<0.05）。通过程序性电刺激（PES）及异丙肾上腺素（ISO）诱发 VA 的发生，心衰组 CT3（豚鼠睡眠期）的VA发生率明显高于心衰组CT15（豚鼠活动期）（P<0.05）。使用选择性 β1-AR 阻滞剂（CGP-20712A）时，心衰组 CT3及 CT15 间 VA 发生率没有显著差异（P>0.05）。使用 RT-PCR 和 Western blotting 技术检测 CHF时，β 1-AR 表现出明显的节律性，心衰组 β 1-AR 的平均表达量显著降低（P<0.05）。使用腺病毒转染、电场刺激及膜片钳技术观察心肌细胞 ，CLOCK-BMAL1 高表达组的 VA 发生率显著升高，APD 显著延长，β 1-AR 的蛋白表达量显著增高（P<0.05）。使用腺病毒转染、染色质免疫共沉淀及荧光素酶报告基因的方法证实CLOCK-BMAL1 能够结合到β 1-AR 上游的启动子（-741bp 和 -806bp）诱导其表达。.结论： CHF 时心脏生物钟的节律性维持了。 CLOCK-BMAL1 能够在转录水平增强 β 1-AR 的功能，从而调控慢性心力衰竭时的心律失常发生。