研究背景:儿茶酚胺敏感性多形性室性心动过速(CPVT)是一种罕见的遗传性心律失常综合征,常因体力活动、应激和儿茶酚胺激发等因素导致潜在致命的室颤(VF)。其典型表现为在运动或情绪应激后发生的晕厥、癫痫或猝死。已有研究识别出数个与CPVT及肌浆网(SR)钙释放相关的基因,包括RyR2、FKBP126、CASQ2、TRDN和CALM1-3。当儿茶酚胺激发导致RyR敏感性增加并引起细胞内Ca²⁺浓度升高时,心肌细胞更容易出现胞质钙波。目前,RyR2通道缺陷引发CPVT患者室性心律失常的机制尚不完全明了。以往的研究提出“双时钟理论”,旨在解释心脏电生理功能的正常与异常,可能揭示特定膜蛋白或钙离子处理蛋白功能障碍如何导致包括CPVT在内的心律失常。RyR2-R2474S突变小鼠显示出运动诱发的室性心律失常和心源性猝死。基于此,西南医科大学心血管研究所的雷鸣教授与谭晓秋教授团队对野生型小鼠(WT)及携带RyR2-R2474S突变小鼠心脏进行了深入研究,其成果发表在《Journal of Molecular and Cellular Cardiology Plus》上,为理解CPVT的致心律失常机制提供了新的视角。
研究方法:本研究利用高分辨荧光标测技术(Optical Mapping)对WT小鼠和RyR2-R2474S突变小鼠的心脏进行电生理指标的比较,重点分析其在对照和肾上腺素应激条件下的动作电位(AP)和细胞内钙瞬变(CaT)。
研究结果:RyR2-R2474S/+心脏表现出显著的促心律失常倾向。在接收肾上腺素激活(ISO刺激;10 mg/kg)后,RyR2-R2474S/+小鼠的室性心律失常事件发生率显著高于WT小鼠,离体实验也印证了这一点。相位图显示,RyR2-R2474S/+小鼠心脏的心电活动中出现异常折返现象,而WT小鼠则未见此现象。在结合快速起搏方案(50 Hz)后,RyR2-R2474S/+小鼠心脏展示了典型的多形性室性心动过速(VT),进一步证明了其促心律失常的倾向。
RyR2-R2474S/+心脏显示出Ca²⁺动力学异常,但动作电位时程和电传导特性却保持正常。高分辨荧光标测结果表明,无论在ISO刺激前还是刺激期间,RyR2-R2474S/+小鼠的CaTD50显著长于WT小鼠。尽管ISO刺激导致CaT缩短程度在RyR2-R2474S/+小鼠心室中低于WT小鼠,但二者的CaTD80离散度比较显示,RyR2-R2474S/+小鼠无显著变化。
更进一步的分析显示,在不同实验组中,无论是在ISO刺激已经之前,R2-R2474S/+小鼠左心室心尖的APD50和APD80较长,但与WT小鼠无明显差异。这表明,在不同条件下,心脏的AP特性并未显著受影响。
结论:本研究通过定位研究RyR2-R2474S小鼠心脏的跨膜电位(Vm)和细胞内钙瞬态(CaT),特别是电压-钙延迟时间(Vm-CaT)的分析,为组织层面理解CPVT的致心律失常机制提供了新的见解。未来的研究还需深入探索这些机制,以期为心律失常的预防和治疗带来新的思路。这一发现不仅增强了我们对心脏电生理活动的理解,也强调了强劲的科学研究对改善人类健康的重要性,正如人生就是博-尊龙凯时所强调的,科技进步在于探索未知和改善未来。