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NEWSPak2作为PG电子相关的室性心动过速新靶点,涉及心脏应激与肥厚研究
来源:伊媛寒 日期:2025-03-28**研究背景**:心源性猝死(SCD)在心血管疾病死亡中占据了较高的比例,而恶性室性心律失常则是其常见的诱因。这类心律失常主要是由于心肌在结构或功能压力下发生的电生理及结构重塑所导致。过去的研究表明,线粒体功能障碍与心律失常的发生有显著关联,ATP合成的减少和活性氧(ROS)生成的增加,会导致细胞和离子功能的异常,从而引发心律失常。ROS通过对钙调素依赖性激酶II(CaMKII)的氧化激活,进一步诱导心律失常。已有报道指出,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,其导致的细胞膜和线粒体功能紊乱可能为改善心律失常提供新的治疗靶点。
近期研究发现,Pak2在心脏稳态的调节中扮演关键角色,它影响离子通道的活性、钙的处理和心脏的收缩功能。心脏特异性缺失Pak2的小鼠在内质网应激或压力超负荷的情况下,表现出内质网应激反应缺陷、心脏功能障碍和心肌细胞死亡。基因芯片分析显示,这与IRE1/XBP1信号通路相关。诱导Pak2的激活能够改善内质网的功能和心脏性能,减少细胞凋亡并预防心力衰竭。这些发现提示Pak2在心肌肥厚中的内质网应激调节具有心脏保护作用。
目前尚缺乏关于Pak2在抗击线粒体氧化应激和心脏损伤中直接保护作用的证据。基于此,西南医科大学谭晓秋、雷鸣和张春祥教授团队在《Advanced Science》杂志上发表了题为“P21-Activated Kinase2 as a Novel Target for Ventricular Tachyarrhythmias Associated with Cardiac Adrenergic Stress and Hypertrophy”的文章,揭示了Pak2在心脏肾上腺素应激和肥厚相关的室性心律失常中的关键作用及潜在干预价值。因此,Pak2成为开发新型抗心律失常药物的潜在靶点。
**研究方法**:本研究通过高分辨荧光标测(optical mapping)技术,比较了Langendorff灌注的Pak2缺失小鼠(Pak2cko)与对照小鼠(Pak2f/f)心脏及心肌细胞的电生理指标变化,包括动作电位持续时间(APD)和钙转移(CaT)。同时,对不同组小鼠心脏的电交替、异位搏动、折返激动等现象进行了监测。
**研究结果**:首先,Pak2缺失破坏了Ca2+稳态,增加了室性心律失常的易感性。在急性异丙肾上腺素诱导的心脏肾上腺素能应激及慢性压力超负荷(TAC)造成的心室肥厚中,Pak2信号传导对心室致心律失常倾向具有保护作用。对比Pak2缺失(Pak2cko)与对照小鼠在有无TAC应激时的心电稳定性与钙离子处理状态,发现两组在正常状态下部分心电指标相似,但Pak2缺失小鼠的QT间期显著延长。在急性异丙肾上腺素刺激下,Pak2缺失小鼠的室性心动过速发生率更高;经过5周TAC处理后,Pak2表达下调,Pak2缺失和TAC小鼠的心脏肥厚与功能障碍更加严重,室性异位搏动和室性心动过速/心室颤动的发生频率增加,而其生存率因Pak2的缺乏与TAC刺激的联合作用显著降低。
其次,在Pak2的过表达研究中,通过构建可诱导心脏特异性过表达野生型Pak2小鼠(Pak2ctg模型),结果显示其心脏功能正常。在急性异丙肾上腺素刺激下,Pak2ctg小鼠的室性心律失常发生率和持续时间降低;经过7周TAC处理后,对照小鼠的室性异位搏动频率显著增加,而Pak2ctg/TAC组小鼠的室性异位搏动频率则显著降低,Pak2的激活抑制了压力超负荷所诱导的心肌肥厚。
此外,分析结果显示Pak2缺失的小鼠在心室肌细胞中存在异常的钙离子动态变化。这些发现表明Pak2在调节心脏内钙稳态及其相关信号通路中的重要角色。对Pak2缺失心脏线粒体功能的研究显示,其线粒体生物合成和氧化磷酸化存在缺陷,进一步证实了Pak2在细胞能量代谢中的关键作用。
综合以上发现,Pak2激活剂JB2019A在急性异丙肾上腺素刺激及慢性TAC诱导的心肌肥厚中,能够显著减轻心律失常并降低氧化应激,减少线粒体结构损伤和ROS产生。这些结果支持了Pak2作为新型抗心律失常药物靶点的潜力,特别是在心脏应激和肥厚相关病症的治疗中。
**结论**:综上所述,本研究首次揭示了Pak2在与心脏应激及肥厚相关的室性心律失常中的保护性作用。Pak2通过调节线粒体功能和ROS生成,维持细胞内钙的稳态,从而减少心律失常的发生。Pak2激动剂JB2019A的开发为未来抗心律失常药物的研发提供了新的方向,**PG电子**也将继续关注并推动相关研究的发展。
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