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心律失常是一种发病率与致死率较高的心脏疾病,药物治疗在抗心律失常方面发挥着重要作用,但某些抗心律失常药和其他疾病的一些治疗药又存有致心律失常的毒副作用。近年来,许多药物因此不被批准上市、限制使用或撤市,不仅给制药企业造成巨大的经济损失,也给社会造成极大的资源浪费。部分药物引发此不良反应的主要原因是抑制或阻断了Human ether-a-go-go related gene(hERG)钾电流。hERG基因编码的快速延迟整流钾电流(Ikr),在心室肌细胞动作电位复极化过程中发挥着关键作用,hERG基因突变或药物抑制使hERG通道功能下调,导致心肌细胞动作电位复极化过程中钾离子外流减少,动作电位时程(APD)延长,进而诱发先天性或获得性长QT综合征(LQTS),甚至引发尖端扭转型室性心动过速(TdP),危及性命。研究提示hERG通道激动剂可加快动作电位复极,缩短长QT综合征的QT间期,为药物治疗LQTS提供了可能性。研究发现,hERG通道激动剂可以通过加速心肌复极化过程增强通道功能,而动物实验也表明hERG通道激动剂能够加速心肌复极,为LQTS的药物治疗带来了四年的希望。基于此,我们采用化合物结构改造等方法,合成筛选出了hERG通道激动剂-新型小分子化合物HW-0168(N-(2-(tert-butyl)phenyl)-6-(4-chlorophenyl)-4-(trifluoromethyl)nicotinamide)和HW-011(N-(4-benzylphenyl)-3-nitrobenzamide)。并利用全细胞膜片钳及多通道心脏电生理标测的实验方法研究新型小分子化合物激动hERG通道的药理学特征及抗心律失常作用。研究目的:阐明新型小分子化合物HW-0168和HW-011激动hERG钾通道的抗心律失常作用。研究方法:在稳态转染hERG基因的HEK293细胞上,利用全细胞膜片钳技术评价化合物对hERG电流的药理学作用以及在豚鼠心室肌细胞测定化合物对动作电位时程(APD)影响,同时利用多通道心脏电生理标测的实验方法观察化合物对大鼠心脏电信号的作用。研究结果:1.hERG通道电流具有独特的动力学特征,表现为电压依赖性快速失活及缓慢去活的特性。小分子化合物HW-0168能够电压依赖性的增加hERG电流。2.1?M化合物HW-0168使稳态激活曲线左移8.7 mV,0.3?M化合物HW-0168使稳态激活曲线左移8 mV,0.1?M化合物HW-0168使稳态激活曲线左移5.9 mV,0.03?M化合物HW-0168使稳态激活曲线左移5.9 mV,0.01?M化合物HW-0168使稳态激活曲线左移3.6 mV,斜率变大,说明HW-0168可促使hERG通道更易激活,1?M化合物HW-0168使稳态通道失活曲线右移9 mV,说明HW-0168可促使hERG通道更不易失活。3.1?M化合物HW-0168能够电压依赖性的明显减慢hERG电流的失活过程。4.1?M化合物HW-0168对hERG电流的去活无明显作用。5.1?M化合物HW-0168可以缩短豚鼠心肌细胞动作电位时程。6.HW-011(1?M)能够明显增加hERG电流。7.较低浓度(<2?M)的HW-011剂量依赖性增大hERG电流,而在较高浓度时(>2?M),HW-0168对hERG电流的增大作用逐渐减弱甚至出现抑制。8.1?M化合物HW-011对Nav1.5的抑制作用约为20%,对Cav1.2的抑制作用约为25%。9.多通道矩阵式心脏电生理标测技术与传统心电信号记录方式相比,得到相似结果,此方法可靠,可用于测定两种化合物对心脏功能参数。研究结论:小分子化合物HW-0168通过增加电流振幅减慢hERG通道的失活过程达到激活hERG通道的作用,HW-011可显著增大hERG电流振幅。本研究提供了两种新型增大hERG电流的小分子化合物,为进一步设计研发以hERG通道为靶点的激动剂提供了基础,为以hERG通道为靶点的药物治疗心律失常提供了可能性。