心律失常严重危害人类身体健康,是当今世界最重要的公共卫生问题之一。心肌细胞膜上离子通道的结构及功能改变与心律失常的发生发展关系密切。近年发现,离子通道是药物或化合物的重要靶点,抗肿瘤药物相关性心律失常十分常见。本博士课题第一部分研究选取Clemizole、Belinostat、Pazopanib和Bevacizumab四种抗肿瘤药物作为研究对象,探讨上述药物引起QT间期延长的离子通道机制。氧化应激（OS）可“广谱”影响心肌细胞膜上离子通道参与早后除极（EADs）及心律失常的发生发展,但其潜在的分子调控机制并不清楚。因此,第二部分研究聚焦非选择性阳离子通道TRPM2在OS相关性EADs作用及其机制。在博士论文的第一部分,我们在通道-细胞-器官层面,应用分子克隆及电生理等技术,研究 Clemizole、Belinostat、Pazopanib 和 Bevacizumab 引起 QT 间期延长的离子通道机制。我们的研究结果显示上述药物可不同程度抑制心脏复极钾通道（hERG、KCNQ1/KCNE1 和 Kv1.5）。其中,Clemizole 对 hERG 和KCNQ1/KCNE1通道抑制作用最强（IC50分别为70 nM和2.71 μM）,致心律失常风险最高,因此,我们以Clemizole为重点阐述。在通道水平,Clemizole可以浓度依赖方式抑制“开放”与“关闭”状态的hERG通道（IC50:0.07 μM）;进一步构建突变型 hERG 通道,Clemizole 对 S631A、S636A、Y652A 及 F656V hERG通道的抑制作用明显减弱,IC50分别是:0.82、0.89、1.49和2.98 μM,推测Clemizole主要与hERG通道上述位点结合从而发挥通道抑制作用;另外,Clemizole也可抑制 KCNQ1/KCNE1通道（IC50:2.71 μM）和 Kv1.5 通道（IC50:3.7μM）。在细胞水平,Clemizole增加豚鼠心室肌细胞的动作电位时程（APD）。在器官水平,Clemizole可以浓度依赖性的方式延长豚鼠心脏QTc间期（0.1-1.0 μM）。在博士论文的第二部分,我们主要在成熟心肌细胞、乳鼠心肌细胞及HEK293细胞系水平,应用电生理技术、共聚焦钙瞬变技术、流式细胞术及细胞分子生物学技术,探讨非选择性阳离子通道TRPM2在OS相关性EADs中的作用及其机制。首先,我们成功复制H2O2诱导的心室肌细胞EADs模型,筛选出不抑制L型钙通道的特异性TRPM2抑制剂ACA和PJ34。研究结果显示20 μM ACA及10 μM PJ34可以显著减少EADs形成个数,提示TRPM2参与OS相关性EADs形成;其次,300 μM H2O2刺激乳鼠心肌细胞引起胞内Ca2+浓度上调,应用10 μM PJ34和20 μM Nifedipine均显著降低细胞内Ca2+浓度,且PJ34抑制比率较Nifedipine高,提示TRPM2介导Ca2+内流对OS相关性EADs贡献更大。在乳鼠心肌细胞中,胞内Ca2+浓度增加引起p-CaMKⅡ表达上调,TRPM2 siRNA可以下调p-CaMKⅡ表达。在乳鼠心肌细胞与过表达TRPM2的HEK293细胞系中,应用TRPM2抑制剂与TRPM2 siRNA均可减低细胞内ROS水平;应用CaMKⅡ抑制剂KN93可显著减少H2O2相关性EADs产生个数及ROS水平,提示心肌细胞TRPM2调控下游Ca2+/CaMKⅡ/ROS信号通路参与OS相关心肌细胞EADs形成。总之,我的博士研究首次证明:1)抗肿瘤药物Clemizole主要通过抑制hERG和KCNQ1/KCNE1通道导致QT间期延长;2)TRPM2通过影响下游Ca2+/CaMKⅡ/ROS信号通路调控OS相关性EADs形成。