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髓样分化蛋白1对高脂饮食诱导肥胖时室性心律失常发生的影响及其机制研究认领

作者：

帅维

学位授予单位：

武汉大学

摘要：

目的:肥胖是室性心律失常（ventricular arrhythmias,VAs）的重要危险因素,我们课题组前期研究发现髓样分化蛋白1（myeloid differentiation protein 1,MD1）在肥胖小鼠心脏中表达下调,并且改善心室结构重构。然而,MD1对肥胖时心脏电重构和VAs发生的影响及其作用机制尚未明确。因此,本研究的主要目的是探讨MD1对高脂饮食诱导肥胖时VAs发生的影响及其作用机制。方法与结果:1.运用MD1基因敲除（knock out,KO）小鼠和野生型（wild type,WT）同窝小鼠,从第6周开始高脂饮食喂养20周,结合生化分析、病理学分析、心脏彩超、体表心电图、离体心脏灌流和分子生物学技术,评估各组小鼠VAs的易感性。结果显示与普通饮食组相比,高脂饮食组小鼠体重和血脂水平均显著增加,糖耐量异常,QTc间期延长,左心室舒张末期直径（left ventricular end-diastolic dimension,LVEDD）和左心室收缩末期直径（left ventricular end-systolic dimension,LVESD）均增加。此外,高脂饮食可促进小鼠VAs的发生,表现为离体心脏动作电位时程（action potential duration,APD）延长、APD交替阈值升高和VAs的诱发率增加。高脂饮食也可促进左室心肌肥厚和纤维化,并降低心室Kv4.2、Kv4.3、Kv1.5、Kv2.1和Cav1.2的蛋白和m RNA表达。最后,在高脂饮食喂养的小鼠中,与WT小鼠相比,MD1-KO小鼠进一步恶化上述高脂饮食引起的心脏所有不良改变。2.运用MD1-KO小鼠和WT小鼠,从第6周开始高脂饮食喂养20周,结合成熟小鼠心肌细胞分离技术以及膜片钳技术,评估各组小鼠心室肌细胞复极化相关钾离子电流和钙离子电流及其通道动力学特性。结果显示,与普通饮食组相比,高脂饮食组小鼠左室心肌细胞APD显著延长,并且在高脂饮食喂养的小鼠中,MD1-KO小鼠的心室肌细胞APD较WT小鼠进一步延长。此外,我们还发现,高脂饮食组小鼠心室肌细胞快速瞬时外向钾电流(fast transient outward potassium current,Ito,f)和缓慢失活钾电流(slowly inactivating potassium current,IK,slow)电流密度较普通饮食组显著降低（P<0.05）。在高脂饮食喂养的小鼠中,与WT小鼠相比,MD1-KO小鼠心室肌细胞Ito,f和IK,slow均进一步减少（P<0.05）。最后,我们发现,与普通饮食组相比,高脂饮食喂养的小鼠心室肌细胞L型钙电流(L-type calcium channel current,ICa L)的电流密度降低,并且L型钙通道的失活曲线明显右移（半失活电压:-13.42±0.94 mv vs.-18.29±0.93mv,P<0.05）;然而,L型钙通道的激活曲线和失活后恢复曲线无明显变化。在高脂饮食喂养的小鼠中,与WT小鼠相比,MD1-KO小鼠心室肌细胞ICa L电流密度显著下调,并且L型钙通道的失活曲线也明显右移（半失活电压:-9.2±1.27 mv vs.-13.42±0.94 mv,P<0.05）。3.运用高脂饮食喂养的MD1-KO小鼠和WT小鼠,以及腺病毒感染技术转染Ad-sh MD1沉默H9c2心肌细胞MD1表达,再利用游离脂肪酸（free fatty acids,FFA）干预H9c2细胞,结合分子生物学检测技术,评估MD1对肥胖时VAs发生的作用机制。结果表明在高脂饮食喂养的小鼠心脏组织和FFA培养的H9c2心肌细胞中,Toll样受体4（toll-like Receptor 4,TLR4）/髓样分化因子88（myeloid differentiation factor 88,My D88）/钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II(Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II,Ca MKII)信号通路显著激活,并且下调MD1可进一步提高上述通路的活性。此外,应用Ca MKII特异性抑制KN93可显著逆转下调MD1对FFA培养的H9c2心肌细胞的不良重构。结论:MD1敲除促进高脂饮食诱导的肥胖小鼠左室心肌肥厚和纤维化,降低心室肌细胞复极化相关钾离子通道的表达和电流密度,并可减慢L型钙通道失活,从而延长心室APD,促进VAs的发生,其机制与显著激活TLR4/My D88/Ca MKII信号通路有关。因此,MD1可能是防治肥胖时VAs发生的新靶点。

摘要译文

关键词：

髓样分化蛋白1; 高脂饮食; 室性心律失常; 结构重构; 电重构

学位年度：

2020

学位类型：

博士

学科专业：

内科学

导师：

黄鹤

中图分类号：

R541.7[心律失常⑨];R589.2[脂肪代谢障碍⑨]

学科分类号：

100201[内科学]

D O I：

10.27379/d.cnki.gwhdu.2020.000718