氧化应激通过TRPC受体介导心律失常作用机制的研究

Studies to identify specific cellular and ionic mechanism accounting for arrhythmogenesis will be extremely beneficial for developing efficient therapeutic strategies. Transient receptor potential canonical (TRPC) channels are a family of cytoplasmic nonselective cation channels that are expressed in many cell types including cardiac myocytes. They predominantly contributes to a “slow sustained mode” of intracellular Ca2+ signaling, i.e. store-operated calcium entry (SOCE), which can be triggered by passive depletion of the internal Ca2+ stores. It is conceivable that the Ca2+ influx and inward membrane currents that induced by the activation of SOCE may have proarrhythmic consequence. We adopted the cardiac expressed TRPC subtypes to 1) identifying the relations among ROS level, CaMKII activities and the properties of TRPC/SOCE as an important underlying physiological mechnism; 2) determinating the crucial phosphorylation site for CamKII interaction at TRPC receptors, and the inhibition effects of interuption on this site on ROS induced arrhythmias. These results will shed a light on the anti-arrhythmias drug development as evidence supports.

研究诱发心律失常的细胞和分子机制对开发有效的抗心脏猝死治疗方案具有重大临床指导意义。经典型瞬时受体电势通道是一类表达于心肌细胞的跨细胞膜非选择性阳离子通道。TRPC通道可参与细胞内钙的“缓慢持续性”的调控模式，即由耗竭细胞内钙而被动激发的钙池可控.性钙内流。前期研究数据证实SOCE的活化可通过引起钙离子内流及内向膜电流诱导心律失常。我们以心肌表达的TRPC受体亚型作为研究对象，1）明确ROS水平与CaMKII活性及TRPC/SOCE功能之间的关联，从而明确一项重要的生理/病理调控机制；2）确定TRPC受体重要的CaMKII磷酸化位点，以及干扰该位点是否可有效抑制ROS诱发的细胞性心律失常的发生，为药物开发提供非常重要的理论支持。

针对离子通道开发特定的抑制剂/激动剂作为心血管系统靶向治疗性药物，会不可避免地产生非靶向器官毒性。以钙离子-钙调素依赖性蛋白激酶II（CaMKII）等调控路径为药物作用靶点特异性更强，为药物研发提供了新思路。故是否可以通过干预在心肌表达的经典瞬时受体电位通道（TRPC）受体的CaMKII结合区域来抑制ROS诱发的心律失常（细胞水平）是针对TPRC开发治疗性药物的关键。本研究假定干扰TRPC3和/或TRPC6的CaMKII结合区域可抑制活性氧介导的TRPC通道活性，从而对心律失常进行干预。研究分别利用人诱导多能干细胞hiPSC心肌细胞模型、小鼠离体心肌细胞和心脏灌流，以及体外异源表达系统，分别在分子、细胞和离体心脏的水平上，研究活性氧水平与CaMKII活性及TRPC通道功能之间的关联，为药物开发提供非常重要的理论支持。本研究已利用hiPSC在异丙肾上腺素构建的心衰模型上确定TRPC受体表达及CaMKII介导的调控机制与心律失常效应有关。其中TRPC3受体的表达水平在造模后可长期维持较高水平，或可成为心肌毒性的潜在生物标志物。TRPC6受体激动剂贯叶金丝桃素可通过作用于钙库操作性钙离子通道（SOCE）通路调节心脏功能,而SOCE在病理条件下可能发挥更为重要的调控作用。此外，课题组提出有心脏基础病变的患者服用具有抗抑郁功效的贯叶金丝桃素发生心律失常的风险有增加的可能。研究成果将在心脏毒性筛选及抗心律失常药物开发领域有重要用武之地。