通过重建心室肌Kv4.3-CaMKⅡ复合物治疗心衰

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目的:探讨重建Kv4.3-CaMKⅡ单元在逆转心衰心室肌细胞钙失调和改善心功能方面的作用及其机制,为心衰的治疗探索新的有效的方法。方法:在Kv4.3和CaMKⅡ质粒共转染后的HEK293细胞,小鼠心室肌细胞和心脏组织中进行免疫共沉淀和FRET实验,明确Kv4.3和CaMKⅡ形成稳定的复合物。使用6-8周C57BL6小鼠通过重度胸主动脉结扎的方法建立压力超负荷心衰模型。心衰模型后1周,通过颈静脉在体分别注射AAV-Kv4.3(HF+Kv4.3),AAV-Kv4.2(HF+Kv4.2)和AAV-GFP(HF),病毒表达四周后采用小鼠心脏彩超方法评价其整体收缩和舒张功能。分离原代心肌细胞进行膜片钳实验,观察各组小鼠Ito电流的差异;进行心肌细胞钙瞬变和肌小节长度的测定,了解单个心肌细胞的收缩和舒张功能,以及心肌细胞钙离子转运情况。Western Blot测定钙调节相关蛋白表达水平的变化,包括CaMKⅡ,p-CaMKⅡ,PLB,p-PLB(Thr17),p-PLB(Ser16),SERCA2a等。心脏包埋切片,PSR染色评价心脏纤维化程度。结果:Kv4.3和CaMKⅡ在HEK293细胞、小鼠左心室心肌细胞和心脏组织中形成稳定的复合物。病毒注射四周后,Kv4.3、Kv4.2和GFP在小鼠心脏中稳定表达。与HF+Kv4.2和HF组对比,HF+Kv4.3组小鼠的心功能(收缩和舒张功能)明显改善,其EF值较高,E/A和E/Em值较低。取材结果提示HF+Kv4.3组小鼠的心脏/体重和肺脏/体重比值较其他两组明显降低。HF+Kv4.3组和HF+Kv4.2两组小鼠心肌细胞的Ito电流未见明显差异。HF+Kv4.3组小鼠单个心肌细胞的收缩和舒张功能较其他两组较好,细胞内钙调节有所改善。Western Blot实验结果提示,与HF+Kv4.2和HF组对比,HF+Kv4.3组小鼠的CaMKⅡ水平相似,但p-CaMKⅡ和p-PLB(Thr17)水平显著降低,p-PLB(Ser16)水平显著增加,而SERCA2a无差异。以上结果提示Kv4.3通过结合CaMKⅡ抑制其活性,进而降低CaMKⅡ对钙调节蛋白的过度磷酸化来改善心肌细胞的钙转运,最终改善心衰小鼠的收缩和舒张功能。另外,HF+Kv4.3组小鼠的间质纤维化较其他两组明显减轻。结论:重建心衰小鼠Kv4.3-CaMKⅡ单元能显著改善小鼠的心功能,该发现有望为心衰的治疗提供了新的思路和方法。
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