【背景】缺血性心脏病是目前死亡率最高的疾病之一。我国正逐渐进入老龄化社会,其发病率也逐渐上升。由心肌缺血引发的心律失常,特别是室颤,是心源性猝死的主要原因。因此,彻底阐明缺血性心律失常的发病机制并有针对性地提出治疗策略,是目前亟待研究并加以解决的一项重大课题。在缺血性心律失常的发病机制中,缝隙连接(gap junction, GJ)的结构和功能的变化引起的电脱耦联(uncoupling)是非常重要的因素。GJ主要存在于心肌细胞之间的连接处,是实现细胞间通讯的重要结构和功能基础,其作用是在心肌细胞之间完成电信号耦联以及化学信息的交换。GJ主要成分为缝隙连接蛋白(connexin, Cx)。其中Cx43是哺乳动物心肌细胞间最主要的连接蛋白。最新的研究表明心肌缺血时细胞内发生的钙超载可导致缝隙连接蛋白Cx43的结构和功能发生改变。而Cx43的异常变化又可直接引起心肌组织的电导性下降和阻抗增加,出现GJ的电脱耦联现象,导致折返性电活动的发生,最终引起严重的室性心律失常。基于课题组多年来对阿片肽及其受体在心血管系统作用机制的研究,本课题进一步探索阿片肽及其受体通过调节Cx43进而抑制心律失常的作用机制,丰富了阿片肽及其受体的生理学功能。研究结果可为认识和防治缺血性心律失常提供新的药理学靶点,也可为临床应用阿片类物质防治缺血性心脏病奠定理论基础,因而具有重要的理论意义和潜在的临床应用价值。【目的】研究阿片肽及其受体是否可以通过调节心肌Cx43的结构和功能,进而发挥抗缺血性心律失常的作用。【方法】(1)实验采用健康雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠(250~300g),随机分组。股静脉插管建立给药途径。制作大鼠缺血/再灌注心律失常动物模型,记录心电图,实验结束时留取相应部位的组织标本。(2)应用免疫组织化学技术检测心肌组织Cx43的空间分布、结构和功能改变。(3)应用RT-PCR技术检测心肌组织Cx43mRNA的变化。(4)应用Western-blotting技术检测心肌组织Cx43的含量和功能改变。【结果】(1)心脏κ-阿片受体激动后正常心室肌组织Cx43的变化。正常心肌组织的κ-阿片受体激动后,Cx43发生移位现象,主要向细胞侧侧连接处和细胞内的位点转移。当正常心肌组织的κ-阿片受体激动后,Cx43 mRNA水平下调。(2)心脏κ-阿片受体激动后缺血心室肌组织Cx43的变化。缺血后,心肌组织Cx43由心肌润盘处向心肌细胞侧方移位,Cx43蛋白总量减少,磷酸化水平下降,Cx43 mRNA表达水平上调,心律失常评分上升。当缺血心肌κ-阿片受体激动后,能抑制以上现象发生。(3)心脏κ-阿片受体激动后再灌注心室肌组织Cx43的变化。再灌注后,与心肌缺血时相同,心肌组织Cx43由心肌润盘处向心肌细胞侧方移位,Cx43蛋白总量减少,磷酸化水平下降,损伤最严重的时刻为再灌注15 min。随着再灌注时间的延长,Cx43的结构和功能逐步恢复,表达量上升,磷酸化水平上升。但在再灌注两小时后,依然无法恢复到正常水平。心肌κ-阿片受体激动后,在相对应的各观测时间点,上述现象明显减轻,在再灌注两小时时间点,与正常对照组相比已经无统计学差异。(4)阿片受体介导的抗缺血性心律失常的作用与Cx43相关性。Cx43的脱偶联剂Heptanol可以在心肌缺血期诱发比缺血更加严重的心律失常,心肌κ-阿片受体介导的抗心律失常作用可以完全被Heptanol所阻断。【结论】(1)本研究首次发现在心肌缺血/再灌注损伤状态下心肌Cx43基因转录和蛋白结构功能的变化规律。在缺血再灌注损伤状态下,心肌细胞在自我保护机制的作用下,通过调节Cx43蛋白的磷酸化水平和总量表达水平,紧急关闭缝隙连接,使损伤范围局限化。而Cx43蛋白的缺失却启动了转录机制,Cx43 mRNA水平上调。最终导致Cx43蛋白的结构功能紊乱,使维持正常电活动基础的缝隙连接功能障碍,发生心律失常。(2)本研究首次发现κ-阿片受体可以通过调节、稳定心肌细胞Cx43蛋白的结构和功能发挥抗心律失常作用。κ-阿片受体激活后,可以减少Cx43蛋白降解,并维持其结构和功能的稳定,同时具有下调Cx43 mRNA的作用,稳定了Cx43蛋白的合成和降解,维持了缝隙连接的正常功能,从而发挥抗心律失常的作用。