研究背景：
急性心肌梗死（MI）是致死的主要原因之一。再灌注治療可以挽救缺血組織，但同時它可能會造成額外損傷，引發(fā)室性心律失常（VA）進而導致心源性猝死。目前需要新的治療策略治療IR損傷，并預防心肌梗死后的室性心律失常。

TRPV4是一種非特異性陽離子通道，主要通透鈣離子（Ca²⁺）。研究證實TRPV4在心肌缺血再灌注期間表達水平會上調(diào)。在動物缺血再灌注/心肌梗死模型中，阻斷TRPV4可改善心臟功能并提高存活率，在人體中該操作安全且耐受性良好。然而，盡管已知TRPV4對心臟有益，但抑制TRPV4針對心肌缺血再灌注損傷的抗心律失常作用仍未得到充分研究。

在缺血再灌注后，TRPV4的激活可能會促進老年小鼠心臟發(fā)生室性心律失常，而抑制TRPV4可減輕無菌性心包炎大鼠的心房重構(gòu)并逆轉(zhuǎn)鈣穩(wěn)態(tài)失衡。鈣穩(wěn)態(tài)在室性心律失常的早期后除極和延遲后除極的產(chǎn)生過程中起著重要作用。鈣穩(wěn)態(tài)失衡也可能引發(fā)心臟交替現(xiàn)象，進而引發(fā)室性心律失常。

基于此，華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬協(xié)和醫(yī)院杜以梅教授團隊在Heart Rhythm雜志發(fā)表重要研究成果：TRPV4 inhibition suppresses myocardial ischemic-reperfusion arrhythmia of mice by alleviating calcium handling abnormalities，使用TRPV4拮抗劑GSK2193874（GSK219）和TRPV4基因敲除（TRPV4-/-）小鼠，評估抑制TRPV4在缺血再灌注后的抗心律失常作用及其潛在機制。

2. 抑制TRPV4對IR離體心臟動作電位（AP）和鈣瞬變（CaT）的影響
研究發(fā)現(xiàn)缺血再灌注10分鐘后各組動作電位達到峰值時間和APD均延長、傳導速度下降，但組間無顯著差異，有效不應期無變化；7Hz起搏下各組鈣瞬變的上升時間和CaD80在對照水平和再灌注后組間均無顯著差異；總體說明缺血再灌注導致電生理紊亂，抑制TRPV4不能減輕這些紊亂。

3. 抑制TRPV4對IR離體心臟的心臟交替現(xiàn)象的影響
通過增加起搏頻率誘發(fā)心臟交替現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)再灌注后10分鐘APD交替增加，GSK219預處理和TRPV4基因敲除預處理不影響IR誘導的APD交替易感性；CaT交替方面，不同起搏頻率下有不同表現(xiàn)，IR增加CaT交替、降低交替閾值，而GSK219預處理和TRPV4基因敲除預處理可抑制IR誘導的CaT交替并降低不一致交替現(xiàn)象發(fā)生率，說明抑制TRPV4能抑制CaT交替但不能抑制APD交替。

圖2. TRPV4的抑制可減少心臟中由IR所誘導產(chǎn)生的鈣瞬變交替及不一致性交替現(xiàn)象

4. 抑制TRPV4可改善去極化誘導的CaT恢復，并抑制IR離體心臟中由缺血再灌注所誘導的鈣泄漏
本文研究了TRPV4抑制對鈣瞬變（CaT）的影響。通過S1S2方案發(fā)現(xiàn)，野生型心臟再灌注后CaT恢復比率降低且變異系數(shù)增加，而GSK219預處理或TRPV4基因敲除可阻止這些變化。此外，分離心室肌細胞并利用高分辨率激光共聚焦顯微鏡測量發(fā)現(xiàn)，TRPV4抑制能顯著抑制缺血再灌注誘導的鈣火花（鈣火花代表了通常被稱為鈣泄漏的自發(fā)鈣釋放事件），揭示了TRPV4抑制對心臟保護作用的相關機制。

圖3.TRPV4抑制對IR離體心臟CaT恢復的影響

5. TRPV4抑制對鈣離子（Ca²⁺）穩(wěn)態(tài)相關蛋白表達的影響
該研究旨在探究鈣離子穩(wěn)態(tài)失衡的分子基礎，通過western blot檢測相關蛋白。結(jié)果顯示，TRPV4抑制（藥物或基因方法）能在缺血再灌注后降低蘇氨酸286（Thr286）磷酸化的鈣調(diào)蛋白激酶II（CaMKII）（絲氨酸2814）及其磷酸化比率，但不改變總CaMKII水平；同時降低蘭尼堿受體2（RyR2）（Ser2814）和肌漿網(wǎng)磷蛋白PLB（蘇氨酸-17（Thr-17））的磷酸化水平，而總RyR2、Ser2804磷酸化的RyR2、總PLB、NCX1和肌質(zhì)網(wǎng)/內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣ATP酶2a（SERCA2a）的水平在TRPV4抑制及缺血再灌注后均無變化。

圖4.TRPV4抑制對IR離體心臟中Ca²⁺穩(wěn)態(tài)相關蛋白的影響

6. TRPV4的激活增加了離體心臟對VA的敏感性
探究TRPV4激活對室性心律失常易感性的影響。通過將TRPV4激動劑GSK101灌注到小鼠離體心臟并記錄心電圖和動作電位，S1S2刺激可誘發(fā)室性心律失常。處理前無室性心律失常，GSK101使野生型心臟中室性心律失常發(fā)生率顯著高于灌注DMSO的對照組。此外，GSK101會延長動作電位除極時間、動作電位時程、降低傳導速度、增加特定起搏頻率下的動作電位時程交替現(xiàn)象，但不影響有效不應期。

該部分研究了TRPV4激動劑GSK101對鈣瞬變相關指標的影響。結(jié)果表明，GSK101能延長鈣瞬變達峰時間和CaD80，在特定起搏頻率下增加鈣瞬變交替比率和不一致性鈣瞬變交替發(fā)生率；延長RyR2不應期，降低鈣瞬變恢復比率并增加恢復比率變異系數(shù)；增加舒張期鈣火花的幅度和頻率；還能增加CaMKII（Thr286）、Ser2814磷酸化的RyR2和Thr17磷酸化的PLB的水平，但不改變相關蛋白的總量。而這些由GSK101誘導的效應在TRPV4基因敲除的心臟中不存在，證明了TRPV4介導了GSK101對室性心律失常、鈣瞬變交替和鈣離子穩(wěn)態(tài)失衡的促進作用。

圖5. 灌注GSK101會增加離體心臟VA的發(fā)生率

圖6. GSK101對心臟中鈣瞬變（CaT）交替、不一致性交替以及鈣瞬變（CaT）恢復的影響

7. CaMKII抑制可防止GSK101引起的鈣穩(wěn)態(tài)失衡
探究CaMKII的增強激活是否與GSK101誘導的鈣離子處理異常有關。通過使用CaMKII特異性抑制劑KN93及其無活性類似物KN92進行實驗，發(fā)現(xiàn)KN93可阻止由GSK101引起的鈣瞬變達峰時間和CaD80的增加，還能阻斷GSK101對鈣瞬變交替比率、不一致性鈣瞬變交替發(fā)生率、RyR2不應期及其離散度的增加作用。同時，KN93處理顯著降低了Thr286磷酸化的CaMKII、Ser2814磷酸化的RyR2和Thr17磷酸化的PLB的水平。

圖7. CaMKII抑制劑可抑制在暴露于GSK101的離體心臟中出現(xiàn)的鈣瞬變（CaT）交替變化，并改善RyR2的不應性