研究背景

? ? ? ?心房顫動（AF）是最常見的快速心律失常，具有較高的發(fā)病率和死亡率。AF的心率控制策略包括抗心律失常藥物、消融術(shù)、手術(shù)和上游治療干預(yù)。然而這些治療方法療效有限，因此仍然需要新的治療藥物。在心力衰竭、缺血性心臟病或其他心血管疾病和慢性腎臟疾病患者中，AF的發(fā)病率較高，通常與交感神經(jīng)系統(tǒng)的過度激活有關(guān)。自主神經(jīng)系統(tǒng)的過度激活是心律失常的觸發(fā)因素，可能參與了AF從陣發(fā)性發(fā)展為持續(xù)性的過程。然而，β-腎上腺素能受體拮抗劑不足以控制節(jié)律。雷諾嗪（RAN）和一種選擇性更強的晚鈉電流（late INa）抑制劑（ELEC）通過抑制late INa，在動物模型中對缺血和乙酰膽堿誘導(dǎo)的AF具有保護作用，而且沒有明顯的促心律失常作用。

? ? ? 研究發(fā)現(xiàn)在動物模型中，late INa在持續(xù)性房顫中增強，并參與了AF的發(fā)病機制。此外，在睡眠呼吸障礙的患者中，鈣/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶（CaMKII）依賴磷酸化NAV1.5導(dǎo)致INa的失調(diào)，即INa降低和late INa增強，增加了AF的風險。[Ca2+]i-CaMKII-late INa-[Na+]i的惡性循環(huán)會促進室性和房性心律失常。CaMKII活性的增強通過直接磷酸化NAV1.5增加late INa。理論上，干預(yù)該循環(huán)的任何環(huán)節(jié)都有可能破壞心室和心房的心律失常機制。因此，進一步了解late INa與CaMKII在電生理異常和發(fā)生心律失常方面的相互作用，對于研究和臨床都具有重要意義。

? ? ? 在這個基礎(chǔ)上，北京大學(xué)第一醫(yī)院心內(nèi)科吳林教授團隊發(fā)表了“Late sodium current in synergism with Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II contributes to β-adrenergic activation-induced atrial fibrillation”相關(guān)文章，研究旨在探討β激活-CaMKII-late INa通路在β-腎上腺素能過度激活的房顫發(fā)病機制中的作用，并探討聯(lián)合抑制late INa和CaMKII在減輕心房電生理功能障礙和房顫嚴重程度中的協(xié)同作用。在研究藥物對心房傳導(dǎo)不均一性的影響中采用了Mapping技術(shù)，直觀呈現(xiàn)了傳導(dǎo)趨勢變化。

研究結(jié)果

（a）?在ATX-II預(yù)處理心臟中，增加了異丙腎上腺素（ISO）誘發(fā)房顫的傾向

? ? ? 在對照條件下給予程序性刺激，沒有觀察到房顫（Figure 1a）。相對于對照，隨著ISO (1-15 nM)灌流濃度的增加，降低心房有效不應(yīng)期（aERP）(從79.4±2.1 ms降至52.0±3.8 ms, p＜0.05)，以劑量依賴的方式增加刺激性房顫的發(fā)生率、誘發(fā)窗等(n = 12, p＜0.05)（figure 1b and figure 2a–c(i)）。
? ? ? 為了測試增強late?INa對誘發(fā)AF的影響，在ATX-II存在的情況下向心臟灌注ISO。ATX-II (2 nM)預(yù)處理不足以誘發(fā)任何房性心律失常，卻使aERP從79.4±3.1 ms延長至84.7±4.0 ms，并加強了ISO誘發(fā)AF的傾向(n = 6, p＜0.05)。單獨使用15 nM ISO時，AF的發(fā)生率增加到100%。在2 nM ATX-II的作用下，隨著ISO濃度的增加，AF誘發(fā)窗口和burden曲線向上和向左移動。與單獨使用15 nM ISO處理的心臟相比，AF誘發(fā)窗口和burden分別增加了7.2±1.5 ms和14.4±2.1 s (p＜0.05;圖2b,c(i))。此外，存在ATX-II時，ISO誘導(dǎo)AF發(fā)生率、誘發(fā)窗口和burden的EC50值較低。綜上所述，late?INa的增強加重了ISO誘發(fā)的房顫。

（b）Ranolazine和Eleclazine抑制late?INa，進而抑制ISO引起的房顫

? ? ? 采用late?INa抑制劑RAN和ELEC評估其對ISO誘導(dǎo)的心房顫動的影響。結(jié)果顯示，RAN和ELEC顯著抑制了ISO誘導(dǎo)的AF的發(fā)生率、誘發(fā)窗口和Burden。RAN的IC50值分別為1.0、0.3和0.2 μM（n = 8；圖2a–c(ii)）。ELEC的IC50值分別為1.5、0.7和0.5 μM（n = 8；圖2a–c(ii)）。在濃度為10 μM時，它們能夠完全消除心房顫動（圖1e,f）。這表明late?INa可能參與了ISO誘導(dǎo)的AF。此外，使用RAN和ELEC還延長了aERP，并降低了IHI值（圖3）。這些結(jié)果表明，Late?INa可能在ISO誘導(dǎo)的心房顫動中發(fā)揮作用。

(c)通過KN-93抑制Ca2+/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶，可消除ISO引起的心房顫動

? ? ? 在ISO干預(yù)的心臟中，使用KN-93抑制了AF的發(fā)生率、誘發(fā)窗口和Burden。KN-93在0.1和0.06 μM濃度下效果最顯著（圖2a-c(ii)），并在6 μM濃度下完全消除了心房顫動（圖1g）。此外，KN-93還顯著延長了aERP。相比之下，無活性類似物KN-92對這些參數(shù)沒有影響（圖2a-c(ii)）。此外，在ISO存在下灌注3μM KN-93后，IHI分別在固定頻率減少了0.4±0.02，在第一次心房顫動中減少了1.0±0.03（圖3）?？偟膩碚f，KN-93通過抑制特定信號通路對ISO誘導(dǎo)的AF產(chǎn)生了抗心律失常的效果。

(d) Ranolazine, Eleclazine和KN-93抑制心房ISO增強NAV1.5和Ca2+/鈣調(diào)素依賴性蛋白激酶的活性

? ? ? ISO顯著提高了573絲氨酸位點磷酸化- NAV1.5和17蘇氨酸位點磷酸化- CaMKII蛋白的表達水平，分別提高了65%和135%（n=5，p<0.05；圖4a）。相比之下，RAN（10μM）、ELEC（10μM）和KN-93（6μM）減弱了這些作用，磷酸化NAV1.5分別降低62%、48%和70%，磷酸化CaMKII分別降低67%、66%和75%（p<0.05；圖4a）。各組中均有代表性的蛋白表達(圖4a (i))。

(e) 無論是late?INa抑制劑還是Ca2+/鈣調(diào)蛋白激酶依賴蛋白抑制劑，都減弱了ISO引起的late?INa和觸發(fā)活動的增強作用

? ? ? 研究發(fā)現(xiàn)，ISO (15 nM)顯著增加了離體心房肌細胞中的late?INa（圖4b）。ISO引起的late?INa增加被RAN（10 μM）、ELEC（10 μM）或KN-93（3 μM）分別逆轉(zhuǎn)了49%、41%和48%（圖4b）。在心房肌細胞中，ISO加入后AP形態(tài)及APD沒有顯著變化（201.7 ± 24.6 ms對比213.3 ± 30.1 ms，n = 10，p > 0.05）（圖5a）。ISO誘發(fā)了EADs/DADs，5 min內(nèi)的發(fā)生率為7.8 ± 0.2（圖5）。與RAN（10 μM）、ELEC（10 μM）或KN-93（3 μM）聯(lián)合應(yīng)用幾乎抑制了所有細胞的觸發(fā)活動（圖5b）。這些結(jié)果表明late?INa和Ca2+/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶在ISO誘導(dǎo)的電生理改變中起到了重要作用。

(f)late?INa與Ca2+/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶的聯(lián)合抑制ISO誘發(fā)房顫

? ? ? 單獨使用時，0.1 μM RAN、0.3 μM ELEC或0.03 μM KN-93可使ISO誘發(fā)的AF的發(fā)生率、誘發(fā)窗口和Burden降低8-30%（圖6）。KN-93與RAN聯(lián)合使用對iso誘導(dǎo)的AF發(fā)生率、誘導(dǎo)窗和Burden的增加分別抑制了75%、81.7%和85.9% (n = 5, p＜0.05；圖6)。在聯(lián)合使用KN-93和ELEC治療的心臟中獲得了類似的結(jié)果（n = 5，p < 0.05，圖6）。與電生理數(shù)據(jù)一致，與單個抑制劑相比，聯(lián)合使用KN-93和RAN或ELEC對磷酸化NAV1.5和磷酸化CaMKII蛋白的表達水平和late?INa產(chǎn)生了更強的抑制效果。提示late?INa和CaMKII抑制劑協(xié)同抑制ISO誘導(dǎo)的AF。

研究結(jié)論

? ? ? late?INa增強是介導(dǎo)β腎上腺素能刺激介導(dǎo)的AF中的一個重要因素，這可能與CaMKII和NAV1.5的磷酸化有關(guān)。抑制CaMKII-late?INa在抑制與兒茶酚胺能激活相關(guān)的房顫中具有協(xié)同作用的效果。