中国人心脏钠离子通道病的病人特异性iPSCs来源心肌细胞的电生理学功能研究与SUNDS发病机制的新探索

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
81172901
项目类别：
面上项目
资助金额：
65.0万
负责人：
成建定
依托单位：
中山大学
学科分类：
H2501.法医病理学及法医临床学
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
彭龙云；唐双柏； CarmenRValdivia；刘畅；王鼎；秦丽娜；王雯；侯一丁；
关键词：
钠离子通道青壮年猝死心肌细胞

项目摘要

我们从流行病学、心脏钠通道α亚基及其相互作用蛋白的分子遗传学、钠通道功能及其调控机制等多角度论证了青壮年猝死综合征（SUNDS）与心脏钠离子通道病的高度相关性，推进了SUNDS病因研究。然而，迄今仍有逾70%的SUNDS捕获不到确切的分子病理学证据，致使其法医病理学诊断及潜在高危患者的防治依然为全球性难题。重编程体细胞为诱导多能干细胞（iPSCs）进而分化为特异性组织细胞为探索复杂疾病的发病机制提供了前所未有的机遇。我们拟充分发挥疾病资源优势，利用人类iPSCs分化心肌细胞技术首次建立中国人心脏钠离子通道病的病人特异性iPSCs来源心肌细胞疾病模型，并运用全细胞膜片钳方法完整地揭示心脏钠离子通道病恶性心律失常、猝死发生的电生理学机制，同时从原始、真实的电生理学信息中发掘新线索，为发现新的候选致病基因、丰富SUNDS的分子病理学诊断指标体系、探索SUNDS综合防治策略提供科学依据和实验基础。

结项摘要

青壮年不明原因夜间睡眠中猝死（SUNDS）迄今病因不明。项目组在前期研究中发现约15-20%得SUNDS病例有较为确切分子病因，大多数病例属于解剖阴性且分子病因不明。我们提出假说即心脏钠离子通道病为SUNDS的原发病因之一。本项目运用分子遗传学、干细胞诱导分化、细胞电生理学技术对心脏钠离子通道病、SUNDS的发生机制进行探索。我们利用法医学实践及临床实践中发现收集的钠离子通道病资源（主要是SUNDS及Brugada综合征），开展了分子遗传学研究，对病例的SCN5A、SCN1B-SCN4B、SNTA1、GPD1-L、Caveolin-3、MOG1、PKP2、NOS1AP、KCNQ1、KCNE1、KCNE2、KCNH2、DSP、RyR2基因的分子变异进行了研究，在部分病例中尚开展了80个心律失常及心肌病相关易感基因的筛查，获得心脏钠离子通道病的丰富的遗传学背景信息，建立了其分子病变数据库，探寻出部分钠离子通道病的分子病因。在此基础上，遴选分子病变阴性的典型病例，利用病人的尿细胞，运用重编程技术将其诱导为病人特异性iPSCs，并定向分化为可搏动的心肌细胞。利用电压及电流膜片钳技术，我们对病人特异性iPSCs来源的心肌细胞进行了细胞电生理学研究。在携带DSP基因R315C突变的病人特异性iPSCs来源心肌上，我们发现电压依赖性钠通道峰值电流密度下降，电流峰值上升速度延长，电流衰减速度加快，表现出较为典型的钠通道缺失型功能障碍，与钠通道病临床表型（Brugada综合征）一致，动作电位表现为时程延长，有延长心肌复极的趋势，这一改变也可能与心律失常发生密切相关。同时，我们从分子生物学及细胞电生理学角度，阐明了caveolin-3突变F97C可通过解除对nNOS的抑制作用，导致钠通道亚硝基化水平增高，导致心肌晚钠电流的异常增高，从而引起增强型钠通道功能障碍；这一研究阐明了心脏钠离子通道病-第九型长QT综合征的分子机制。通过上述研究，本项目建立了心脏钠通道病病人特异性iPSCs建株、定向心肌分化、细胞电生理学研究技术平台，并将其引入法医学猝死研究领域，探索了部分分子病因不明病例的猝死机制，为进一步研究SUNDS的病因及防治提供了新的思路和实验基础。