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左室心肌致密化不全型心肌病(left ventricular noncompaction cardiomyopathy,LVNC)是一种罕见的原发性遗传性心肌病,推测可能与心脏胚胎发育异常相关。该病以心腔内肌小梁粗大和深陷的小梁间隐窝与心腔相通为主要病理特征,临床主要表现为心力衰竭,心律失常和血栓栓塞。LVNC病例中发现了肌节蛋白,Z-盘,细胞骨架和线粒体基因的突变。但是这些致病基因并不能很好的解释疾病发生原因。换言之,仍然有心肌病的致病基因没有被发现,需要对心肌病的致病机制进行深入研究。CMYA1基因隶属于心肌病关联基因家族(CMYA),又被命名为XIRP1,位于3p22.2,编码蛋白质名称为Xin,中文“心”的意思。CMYA1在胚胎心脏发育,出生后心脏重塑和心肌损伤修复中发挥重要作用。CMYA1的异常表达可能参与心脏发育不良和原发性心肌病的发生。缝隙连接(GJ)是心脏传导的重要决定因素,最近出现证据证明缝隙连接的分布和其组成成分连接蛋白(Cx)的表达的变化可能导致心肌细胞之间的异常偶联,可能促使心肌疾病发生。为探讨CMYA1与LVNC发病机制的关系,利用免疫组织化学,免疫荧光,划痕荧光染料,免疫共沉淀,Western blot,RT-qPCR和流式细胞术等方法,研究了CMYA1对HL1细胞、人类正常心肌组织和LVNC心肌组织中心肌细胞缝隙连接细胞间通讯(GJIC)及相关信号通路的影响。 目的: 1)探讨CMYA1与缝隙连接蛋白和心肌细胞内钙离子水平之间的联系。 2)探讨CMYA1是否通过影响缝隙连接和心肌细胞内钙离子水平参与左室心肌致密化不全型心肌病发病的分子机制。 方法及结果: 1) LVNC患者的临床特点及病理特征 入选的LVNC患者共12名,他们均为心脏移植库中诊断为LVNC,并进行心脏移植的患者。这些患者的临床症状包括心律失常、心力衰竭等。对他们移植术后的心肌组织病理检查发现,病变心肌组织左室存在肌小梁形态异常。 2) CMYA1的功能学研究及分子致病机制的探索 由于CMYA1在心脏发育过程中承担重要功能,可能与原发性心肌病的发生有关,对左室存在肌小梁形态异常患者进行CMYA1基因测序,发现多个患者在CMYA1蛋白保守区域发生突变。有多位患者携带有CMYA1基因移码突变。推测CMYA1基因表达异常可能与LVNC发生有关。通过缝隙连接PCR芯片分析观察到,CMYA1的表达水平与Cx43和Cx40的表达水平相关。通过RT-qPCR和Western blot进行验证,结果显示,Cx43和Cx40的相应表达变化超过2倍。利用免疫组织化学技术,还观察到CMYA1在LVNC心肌闰盘上的表达增加且分布紊乱。免疫荧光和免疫共沉淀结果说明CMYA1和Cx43在心肌细胞中共表达并相互作用。为进一步研究疾病发病机制,用Western blot检测人心肌组织和HL1细胞中Cx43,P-Cx43(S368)的蛋白表达水平,结果显示,CMYA1的表达水平升高时,PKC信号通路激活,Cx43的表达水平降低,P-Cx43(S368)表达水平升高(P<0.01); CMYA1的表达水平降低时,PKC信号通路被抑制,Cx43的表达水平升高,P-Cx43(S368)表达水平降低(P<0.01)。用PKC信号通路抑制剂和激活剂处理HL1细胞,SL-DT实验结果显示,CMYA1过表达时,PKC信号通路激活,HL1细胞中Lucifer Yellow扩散细胞的平均数量分别显著减少(P<0.01); CMYA1低表达时,PKC信号通路被抑制,HL1细胞中Lucifer Yellow扩散细胞的平均数量显著增多(P<0.01)。CMYA1过表达时HL1细胞内钙离子浓度显著增强,CMYA1低表达时HL1心肌细胞内钙离子浓度显著下降(P<0.01)。 结论: CMYA1通过影响缝隙连接蛋白的表达和功能及心肌细胞内钙离子水平参与左室心肌致密化不全型心肌病的发生。