KCNE2调节心脏L-型钙通道的分子机制及生理和病理意义

电压依赖性L-型钙通道（L-type calcium channel，LCC）在心脏兴奋-收缩偶联和钙稳态调节中起重要作用，其结构功能异常可引起房颤、室颤、兴奋-收缩偶联障碍和心肌肥大等严重病理改变。我们前期研究发现电压依赖性钾通道的亚基KCNE2对心肌细胞LCC具有双向调节作用，在此基础上，本项目主要研究了KCNE2调节LCC活性、维持心电稳定性、调节心脏兴奋收缩耦联及影响心肌肥大发生的分子机制，从以下四个方面论述：. 首先，本研究发现KCNE2通过与LCC的亚基Cav1.2的N末端的抑制结构域结合，从而降低LCC电流。同时，我们还发现引起家族性房颤的一个KCNE2突变R27C引起房颤的重要机制是增强KCNE2对LCC电流的抑制作用，通过缩短心房肌动作电位时程（action potential duration, APD），引起房颤发生。. 其次，我们进一步发现KCNE2对乳鼠和成年鼠心肌细胞APD的调节存在不均一性。敲低心肌细胞KCNE2表达延长乳鼠和成年鼠心肌细胞APD，而过表达KCNE2缩短乳鼠心肌细胞APD，但对成年鼠APD无影响。与APD变化一致，KCNE2敲低减小乳鼠和成年鼠Ito电流密度，KCNE2过表达增加乳鼠Ito电流密度但对成年鼠无影响。模拟大鼠心肌细胞APD发现，KCNE2对APD的调节主要是通过对Ito和LCC调节所致，揭示心肌细胞內源KCNE2通过对K+和Ca2+通道的调节而在维持心电稳定性中发挥重要作用。. 再次，我们研究了KCNE2对心肌细胞兴奋-收缩偶联的调节作用，发现过表达KCNE2抑制心肌收缩期钙瞬变和收缩力，而降低KCNE2表达起反作用。调控KCNE2表达对肌浆网钙库容量、钙泵功能等无影响。但无论增加还是降低KCNE2表达都显著增加钙火花频率。. 最后，我们还发现心肌肥大时心肌细胞KCNE2蛋白表达量显著降低，敲低正常心肌细胞KCNE2表达量可引起心肌肥大与Ca2+/CaM激活的calcineurin-NFAT和MAPK信号通路激活有关。而且，过表达心肌细胞KCNE2加重心肌肥大。因此，推测心肌肥大降低了KCNE2表达并参与心肌肥大的发生，本研究提出心肌肥大发生的新机制，为其治疗提供了新思路。