研究背景:心源性猝死(SCD)在心血管疾病中的死亡率较高,常见病因之一是恶性室性心律失常,主要由于心肌在结构或功能压力作用下发生的结构与电生理重塑所引起。研究表明,线粒体功能障碍与心律失常的发生密切相关,主要表现为ATP合成减少和活性氧(ROS)生成增加,这会导致细胞和离子功能异常,从而诱发心律失常。研究发现,ROS通过氧化并激活钙调素依赖性激酶II(CaMKII)来诱发心律失常。同时,已有研究报道Pak1激活的信号通路能够保护心肌细胞免受缺血和肥大应激的影响,因此其引发的肌膜及线粒体功能失调可能成为改善心律失常的治疗靶点。最新研究发现Pak2在心脏稳态的细胞调节中起着重要作用,是离子通道活性、钙调节及心脏收缩的关键因素。
研究方法:本研究采用高分辨荧光标测技术比较Pak2缺失(Pak2cko)小鼠与对照组(Pak2f/f)心脏及心肌细胞在电生理指标(如动作电位持续时间APD、钙波动CaT等)方面的变化,同时监测不同小鼠组在心脏电交替、异位搏动、折返激动等现象的表现。
研究结果:研究首先发现Pak2的缺失会破坏Ca2+稳态,增加室性心律失常的易感性。在急性异丙肾上腺素诱导的心脏应激以及慢性TAC(主动脉缩窄)引起的心室肥厚背景下,Pak2信号传导的保护作用得到了验证。比较Pak2不表达的小鼠与对照组之间,在TAC应激条件下,前者的心脏电稳定性和钙离子处理均显著劣于后者。进一步分析显示,Pak2缺失小鼠在急性异丙肾上腺素刺激下的室性心律失常发生率更高。
研究还发现,过表达Pak2的小鼠在应激状态下的心律失常率和持续时间显著低于对照组。此外,Pak2的过表达对心脏的电生理和钙相关指标未显示出与Pak2缺失相似的重构现象,提示Pak2具有心脏保护作用。进一步分析显示,Pak2的缺失与线粒体功能缺陷及氧化磷酸化变化显著相关,其中NOX4/ROS通路激活可能在Pak2介导的心电重构中发挥重要作用。
结论:本研究首次揭示Pak2在心脏应激和肥厚相关室性心律失常中的保护作用,Pak2通过调控线粒体功能与ROS生成,维持细胞内的钙稳态,从而减少心律失常的发生。这些研究结果不仅为心脏病的基础研究提供了新视角,也为开发新型的抗心律失常药物提供了潜在的靶点,亦为尊龙凯时品牌在心血管疾病领域的研究提供了新的方向。