药物诱发获得性LQTS的细胞内机制及应用hiPSC细胞模型评价比较中药的逆转作用

基本信息
批准号:81673636
项目类别:面上项目
资助金额:57.00
负责人:李宝馨
学科分类:
依托单位:哈尔滨医科大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:赵鑫,严蒙,于大海,丰攀峰,冯丽芳,史艳辉,耿槐泽,吕林,赵蕾
关键词:
分子机制HERG钾通道内质网应激三氧化二砷获得性长QT综合症
结项摘要

Inhibition of Ikr/hERG or L-Ca2+ channel by drugs will prolong QT interval, cause malignant arrhythmia accompanied with torsade de pointes (TdP) and even sudden death. The phenomenon limited the clinical application of a variety of agents and impeded new drug research and development. Regrettably, effective prevention/cure drugs or other methods are still in short. Based on these, we planned to study the intracellular regulatory mechanisms affecting the stable expression of hERG protein by targeting hERG and L-Ca2+ channel which are crucial for acting mechanism and safety evaluation of drugs, and reveal the signaling pathways of hERG protein retrograde trafficking including endocytosis, degradation and recycling and their internal relations. We aimed to explicit key target proteins responsible for hERG maturation, location and functional expression, and then search for effective drugs to reverse the adverse effect based on the targets. Meanwhile, we organically combine oxidative stress, endoplasmic reticulum stress with degradation of hERG protein, which will expound the mechanism of drug-induced LQTS from a new perspective. Furthermore, we will explore the regulation function of lncRNAs, a new class of regulatory molecules, on hERG and calcium channels, thus provide new targets for clinical prevention and treatment. Finnally, we will apply cell models of hiPSC-CM to screen and assess the effective drugs to rescue adverse effects, and make comparision with western medicine to clarify the characters and patterns for drug-hERG interaction, to achieve the goal of targeting therapy for treating acLQTS through traditional Chinese medicine.

药物抑制Ikr/hERG、L-Ca2+等通道导致QT间期延长,伴有Tdp恶性心律失常,易致猝死,此现象限制了多种药物的临床应用并成为新药研发的障碍,但目前缺乏有效的防治手段及药物。基于此本项目以药物作用及安全性评价的重要靶点hERG及L型-钙通道为靶标,从多层面探讨影响hERG蛋白稳定表达的细胞内调控机制,揭示药物影响hERG蛋白逆行转运的内吞、降解及再循环的信号通路及内在联系,明确影响通道蛋白成熟、定位及功能表达关键靶蛋白,发掘可靶向逆转hERG蛋白转运障碍的物质,将氧化应激-内质网应激过程与降解途径有机联系在一起,从全新角度阐述药物诱发LQTS的机制;LncRNA作为一种全新调控分子,探讨其对hERG、Ca2+通道的调控作用,为临床防治提供新靶点;在此基础上应用hiPSC-CM细胞模型筛选评价中药的逆转作用,并与西药分析比较,探寻其中的特点和规律,实现中药靶向性治疗acLQTS的目标。

项目摘要

药物抑制Ikr/hERG、L-Ca2+等通道导致QT间期延长,伴有Tdp恶性心律失常,易致猝死,此现象限制了多种药物的临床应用并成为新药研发的障碍,且目前缺乏有效的防治手段及药物。基于此本项目以药物作用及安全性评价的重要靶点hERG及L-钙通道为靶标,从多层面探讨影响hERG蛋白稳定表达的细胞内调控机制。研究结果显示As2O3通过下调Cav1的表达,促进了细胞膜上hERG通道的内吞及在溶酶体中的降解,降低hERG蛋白的膜稳定性;瑞舒伐他汀通过抑制转录因子Sp1的表达从而抑制hERG的转录过程;二氢小檗碱通过与Tyr652和Phe656这两个位点结合改变了蛋白的构象,导致hERG发生转运障碍,细胞膜上成熟的hERG蛋白表达减少。本项目将氧化应激-内质网应激过程与降解途径有机联系在一起,从全新角度阐述药物诱发LQTS的机制。研究发现二氢小檗碱、瑞舒伐他汀和硫利达嗪均激活内质网应激反应,加快通道蛋白降解。其中硫利达嗪增加乳鼠心肌细胞及hERG-HEK细胞的的ROS水平,导致氧化应激发生,增加ox-CaMKⅡ的表达,导致心肌细胞上的钙内流增多,细胞内钙显著增加,导致QT间期的延长。LncRNA作为一全新调控分子,探讨其对hERG、Ca2+通道的调控作用,为临床防治提供新靶点。研究发现As2O3使LncRNA MALAT1表达水平升高,通过LncRNA MALAT1-钙蛋白酶Calpain-1相互作用,增加了Calpain-1对hERG蛋白的剪切能力,导致hERG通道蛋白功能障碍,诱发acLQTs。在此基础上应用hiPSC-CM细胞模型筛选评价中药的逆转作用,发现非索非那定和白藜芦醇能有效缩短As2O3延长的hiPS-CMs的APD,而丹参酮ⅡA及白藜芦醇对硫利达嗪延长的hiPS-CMs的APD有明显的逆转作用,丹参酮ⅡA及白藜芦醇等有望在临床上用于获得性LQTS的治疗。研究成果发表研究论文13篇,综述一篇,编写专著2部,获教育部自然科学一等奖1项,培养博士研究生5名,硕士研究生13名。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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