MAVS对硫化氢诱导的心肌缺血损伤具有保护效应

　　既往研究显示，硫化氢（H2S）可部分通过保存线粒体完整性发挥对心肌梗死（MI）及炎性反应的保护效应。鉴于线粒体抗病毒信号（MAVS）蛋白可缓解氧化应激或缺血所致Bax介导的细胞色素C自线粒体释放，弗吉尼亚联邦大学David Durrant等的研究旨在确定MAVS是否参与了H2S的心脏保护作用。

　　在基线行超声心动图检查后，通过结扎冠状动脉30分钟使野生型成年小鼠及MAVS基因敲除小鼠发生MI，再松开结扎冠状动脉行再灌注24小时。MI前1小时应用Na2S（100 μg/kg，腹腔注射）或生理盐水对受试小鼠预处理。结果发现，在野生型小鼠中，与生理盐水预处理小鼠相比，Na2S预处理小鼠MI后24小时TTC染色所测梗死面积更小，左室短轴缩短率（FS）更高；但MAVS基因敲除小鼠中则未见此现象（图A和图B）。此外，各组小鼠的风险区并无差异。Western blot分析显示，MI后24小时心肌MAVS表达显著降低，而采用Na2S预处理可使MAVS表达恢复（图C）。对另一部分小鼠行永久冠状动脉结扎，并采用Na2S或生理盐水干预28天。结果发现，生理盐水对照组小鼠MI后28天时LVFS显著降低，而Na2S治疗可使LVFS显著恢复（图D）。此外，与生理盐水对照组相比，Na2S预处理组小鼠三色染色法所测左室梗死面积更小（22.4%±2.7% vs. 33.5% ±2.1%，P<0.05），生存率更高（P<0.05）。Western blot分析显示，MI后28天时MAVS表达显著下降，且MAVS表达与Bax表达有相关性（图E），而Na2S可显著抑制上述变化。

　　可见，Na2S对MI有保护作用，可预防MI诱导的心衰发生，MAVS可能在其上述效应中发挥一定作用。保留MAVS及补充H2S有望成为缺血性心衰治疗手段。

　　硫氧还蛋白-2可抑制线粒体ROS生成及Ask1活性从而维持心功能

　　硫氧还蛋白-2（Trx2）是可通过抑制线粒体ROS生成、阻断凋亡信号调节激酶（Ask1）依赖的凋亡信号从而调节细胞氧化还原及存活的关键线粒体蛋白。耶鲁大学Wang Min等研究发现，与健康非衰竭心脏相比，在扩张型心肌病（DCM）患者心脏中，随着氧化应激标志物的增高以及ASK1磷酸化/活性的增加，Trx2蛋白表达水平下降。心肌特异性Trx2敲除小鼠（Trx2-cKO小鼠）可在1月龄时出现自发DCM，其心脏体积增大、室壁厚度降低及左室收缩功能进行性下降，最终可致小鼠在4月龄左右死亡。此外，Trx2-cKO小鼠心功能的下降会伴随线粒体超微结构破坏、线粒体膜去极化、线粒体ROS生成增多及ATP生成减少，而这些均与ASK1信号上调及心肌细胞凋亡增多有关。应用高选择性、小分子ASK1抑制剂可显著减轻Trx2-cKO小鼠的氧化应激、凋亡、纤维化及心衰，减轻左室扩张，改善左室功能并降低其死亡率。对Trx2基因缺陷心肌细胞研究显示，抑制ASK1可减轻细胞凋亡，减少线粒体ROS生成。综上可见，ASK1是Trx2调控心肌细胞的重要靶点，通过基因敲除Trx2激活ASK1可导致心功能不全。该研究表明，线粒体Trx2可通过抑制线粒体ROS生成及ASK1依赖的细胞凋亡在保护心功能中发挥至关重要的作用。

　　支链氨基酸分解代谢缺陷可导致葡萄糖代谢受损并加重心肌缺血/再灌注损伤

　　支链氨基酸（BCAA）即亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸是维持人体蛋白质平衡、能量平衡及营养信号转导所必需的氨基酸。其在线粒体中的代谢受支链酮酸脱氢酶（BCKDH）复合体调控。线粒体局部的磷酸酶2C（PP2Cm）是调节BCKDH活性的关键酶。既往研究发现，PP2Cm缺陷可导致BCAA分解代谢缺陷，氧化应激增加，并可导致斑马鱼发生心功能不全。华盛顿大学Zhen Zhang等对PP2Cm基因敲除小鼠研究发现，与野生型小鼠相比，其2个月时超声心动图评估的心功能正常（FS：44%±3% vs. 43%±2%，P=NS），离体灌注心脏中的心肌高能磷酸含量及31P 核磁共振波谱所测心肌等容收缩功能也正常。但13C核磁共振同位素分析显示，与野生型小鼠相比，基因敲除小鼠心脏中葡萄糖氧化减弱（16%±3% vs. 26%±2%，P=0.018），脂肪酸氧化增加（51%±4% vs. 39%±3%，P=0.020），糖原含量可降低超过50%（4.4±0.5 vs. 10.9±1.8 ?mol/g，P=0.000）。尽管与野生型小鼠相比，基因敲除小鼠基因敲除2个月时血糖及胰岛素水平正常，但6个月时可发生高血糖（空腹血糖水平：128±36 vs. 77±6 mg/dl，P=0.036）及高胰岛素血症（血清胰岛素水平：0.68±0.33 vs. 0.22±0.02 ng/ml，P=0.037）。上述结果表明，PP2Cm基因敲除小鼠存在葡萄糖代谢受损。进一步研究发现，低灌流缺血25分钟后再灌注40分钟可使野生型小鼠的心功能恢复至51%±11%，但却仅能使基因敲除小鼠的心功能恢复至8%±3%（P=0.002）。此外，基因敲除小鼠灌注期间心脏中磷酸肌酸、ATP及无机磷的水平无法恢复至野生型小鼠水平。过表达胰岛素依赖性葡萄糖转运体GLUT1可增加基因敲除小鼠对葡萄糖的摄取与利用，从而减轻或延缓缺血/再灌注损伤，心功能可恢复至49%±9%。总之，该研究结果表明，BCAA分解代谢缺陷可导致葡萄糖代谢受损，进而引发胰岛素抵抗、加剧缺血/再灌注损伤。

　　在1例癫痫发作时不明原因猝死患者中发现的SCN8A突变在小鼠模型中可导致心肌兴奋性改变

　　电压门控钠离子通道（VGSCs）突变与癫痫性脑病发病相关，存在该突变人群在癫痫时发生不明原因猝死（SUDEP）风险增加。目前，SUDEP发病机制尚不清楚，越来越多的证据表明，自主神经和/或心肌细胞中VGSC突变所致心律失常可能在其中发挥了非常重要的作用。密歇根大学Chad R Frasier研究小组在1例合并SUDEP的癫痫性脑病患者中发现了一种新生突变即SCN8A-N1768D。在异源系统中对野生型小鼠及突变Nav1.6小鼠钠电流对比分析发现，该突变可使神经元中瞬态及持续性钠电流密度增加。除了神经元外，Nav1.6在心脏中也有表达，且优先表达于T管系统，可诱发河豚毒素敏感型（TTX-S）钠电流。为探讨SCN8A-N1768D突变是否会改变心肌兴奋性，研究者创建了SCN8A-N1768D/+（D/+）小鼠。对急性分离的新心室肌细胞电流钳检查发现，与野生型小鼠心室肌细胞相比，D/+小鼠心室肌细胞延迟后除极的发生率显著增加（4/5 vs. 0/5），动作电位早期复极相延长（APD：30% vs. 50%），但总动作电位时程、动作电位上升支幅度及峰值均无显著变化。这与TTX-S VGSC对心室肌细胞总钠电流影响较小一致。体表心电图显示，与对照小鼠相比，D/+小鼠心率有减弱趋势（P=0.06）。腹腔注射2 mg/kg去甲肾上腺素后，上述心率差异消失。腹腔注射120 mg/kg咖啡因后，D/+可出现与室性心动过速相似的心电图表现，野生型小鼠则不会出现这种情况。但离体心脏标本的突变小鼠心率不再减慢，提示研究所观察到的心动过缓可能与副交感神经活性增加有关。综上可见，SCN8A在心脏兴奋性的维持中发挥了重要作用，其基因突变不仅会导致癫痫，还会导致心律失常，从而导致SUDEP。