活化成纤维细胞致梗死后室性心律失常新机制研究

Ventricular arrhythmias （VAs）are the main cause of sudden death in patients with myocardial infarction （MI）.Previous studies were focused on electrical remodelling of cardiac myocytes and neglected the role of cardiac fibroblasts （CFs） in electrophysiological regulation. Recent studies from computer simulation and coculture model suggested that heterocellular gap junction（GJ）coupling between cardiac myocytes (CMCs) and myofibroblasts(MFs) alters electrophysiological properties in vitro.However，it was unclear whether exist the heterocellular GJ in adult heart and the relationships between MFs and GJ remodelling in the infarcted heart. Our privious study showed that infusion of condition medium from MFs culture reduce GJ coupling between cardiac myocytes in isolated rats hearts and lead to increased susceptibility to VAs. The effects might be associated with matrix metalloproteinases (MMPs)for Doxycycline (a none-specific MMPs inhibitors) could preserve GJ couple from disruption of MFs condition medium. Therefor,we propose a new hypothesis that MFs have ventricular proarrhythmogenisis through regulation GJ coupling. In this project, we will systematically investigate ventricular proarrhythmogenic mechanisms of MFs using several electrophysiological techiques such as electrocardiogram (ECG),monophasic action potentials (MAP),programmed electrical stimulation (PES)and microelectrode array (MEA).Through differrent experimental model such as myocardial infarction, myocardial slice and coculturing CMCs and MFs, we will focus on how MFs affect GJ mediated rapid electrical conduction.Moreover, we will illustrate how the procession of CFs activation,MMPs activation and N-cadherin cleavage participate the redistribution of Cx43 protein.Above all, the project will discover a new mechansim of VAs and its results may suggest a new target for potential VAs therapy.

室性心律失常（VAs）是心肌梗死患者猝死的主要原因，其中心脏成纤维细胞（CFs）的电生理调控作用是研究的盲区。新近的计算机仿真及细胞共培养结果提示CFs及其活化的MFs可与心肌细胞（CMCs）形成异源性缝隙连接（GJ），可能参与VAs的发生机制。但心脏中是否存在这种异源性GJ及MFs是否与GJ重构有关等问题尚未阐明。本项目在我们前期研究发现MFs分泌的基质金属蛋白酶（MMPs）与Cx43重分布有关的基础上，推测MFs调控心脏GJ偶联是VAs发生的新机制。为此，本项目拟以在体、心肌组织片及细胞共培养模型，利用心脏电生理及多导微电极阵列仪（MEA）观察MFs对GJ介导的心电快速传导的影响，着重探讨CFs活化/MMPs激活/N-cadherin裂解在Cx43重分布中的作用及其电生理影响，从新的视角阐明MFs参与梗死后VAs的发生机制，为VAs治疗指出新的方向。

室性心律失常（VAs）是心肌梗死患者猝死的主要原因，其中心脏成纤维细胞（CFs）的电生理调控作用是研究的盲区。新近的计算机仿真及细胞共培养结果提示CFs及其活化的MFs可与心肌细胞（CMCs）形成异源性缝隙连接（GJ），可能参与VAs的发生机制。但心脏中是否存在这种异源性GJ及MFs是否与GJ重构有关等问题尚未阐明。本项目在我们前期研究发现MFs分泌的基质金属蛋白酶（MMPs）与Cx43重分布有关的基础上，推测MFs调控心脏GJ偶联是VAs发生的新机制。为此，本项目拟以在体、心肌组织片及细胞共培养模型，利用心脏电生理及多导微电极阵列仪（MEA）观察MFs对GJ介导的心电快速传导的影响，着重探讨CFs活化/MMPs激活/N-cadherin裂解在Cx43重分布中的作用及其电生理影响，从新的视角阐明MFs参与梗死后VAs的发生机制，为VAs治疗指出新的方向。在体研究中，本项目发现心肌梗死后心脏成纤维细胞活化，α-SMA阳性表达增强、胶原沉积增加，Cx43与心肌间隙内的a-SMA分布存在显著地共域关系，心肌梗死后给予一种抗CF活化剂多西环素处理，可显著降低心肌纤维化、调节金属基质蛋白酶表达、改善心肌Cx43重构，显著降低梗死后室性心律失常诱发率。另外，多西环素还提高梗死后心肌细胞自吞噬降低心肌细胞内ANP沉积；在离体器官水平，本项目发现心肌梗死组与对照组相比非常容易被程序刺激诱导室性心律失常。特异性异源性gap阻断剂Jasplakinolide（HGI）可显著减少室性心律失常并改善梗死周边区域的心室肌激动时间和心肌细胞间传导。在离体心肌细胞和成纤维细胞共培养模型中，10ng/ml的TGFβ1诱导CFs分化为MFs， ANP、MMP-2、MMP-9、collagen I、α-SMA表达显著升高，以α-SMA与Cx43免疫共染发现存在二者间的gap连接。通过本项目结果初步看出，心肌梗死后心脏成纤维细胞可活化成肌成纤维细胞，参与梗死后室性心律失常基质的形成，其机制可能与其促进心肌纤维化、分泌炎性因子及与心肌细胞间形成异源性缝隙连接有关。多西环素通过抑制成纤维细胞活化促进心肌细胞自吞噬等机制保护缺血心脏的机械和电生理功能的异常。