转录因子ISL-1在诱导心室肌细胞向起搏样细胞转化过程中的作用及机制研究

发布时间：2018-10-31 17:50

【摘要】：心脏正常节律的冲动起源于窦房结。窦房结区域在心脏中是一个特化的结构,其内包含的少于1万个起搏细胞负责整个心脏节律的产生。当窦房结起搏功能衰竭时,数以亿计的工作肌细胞会出现功能障碍导致缓慢型心律失常,严重时会危及生命。作为缓慢型心律失常的新型治疗方法,生物起搏旨在修复心脏传导系统,以恢复心脏的起搏和传导功能。过表达转录因子实现生物起搏是最近研究的热点。转录因子ISL-1是窦房结发育过程中重要的上游调控因子,在窦房结起搏功能的维持中扮演关键的角色。本研究旨在验证转录因子ISL-1在成年小鼠心脏中的表达并探索转录因子ISL-1能否诱导心室工作肌细胞向起搏样细胞转变,进而实现生物起搏。本研究包含三个实验：第一部分确定成年小鼠窦房结区域并对分离得到的起搏细胞进行细胞形态及电生理特性检查；第二部分通过荧光定量PCR、蛋白质免疫印迹及组织切片免疫荧光等实验方法,确定转录因子ISL-1在成年小鼠包括窦房结区域在内的心脏各部位的表达情况；第三部分构建ISL-1基因过表达腺病毒,并利用ISL-1腺病毒作为载体,在体外培养的新生大鼠心室肌细胞及成年小鼠心室内过表达ISL-1,以验证ISL-1能否诱导心室工作肌细胞出现起搏样细胞特征。首先,第一部分实验确定了小鼠窦房结区域位于上下腔静脉与右心房交汇处,并验证了分离得到的窦房结细胞具备自发搏动并记录到If电流,具有典型的起搏细胞形态及电生理特征,为后续实验提供了阳性对照；在第二部分的实验中,转录因子ISL-1的表达情况得以确定,荧光定量实时PCR结果显示ISL-1主要在成年小鼠的窦房结区域表达,而在成年小鼠的心室肌细胞中表达较低(仅为窦房结组织的约1/330)；应用蛋白质免疫印迹方法显示转录因子ISL-1高表达于成年小鼠的窦房结区域,而在成年小鼠的心房及心室组织几乎不表达；利用免疫荧光可以直接观察ISL-1的表达及分布情况,ISL-1在窦房结区域荧光信号最强,而且聚集在细胞核内,而在心室组织中未能检测到ISL-1的信号。上述三种方法均证实了转录因子ISL-1高表达于成年小鼠的窦房结区域,而在成年小鼠的心室肌细胞内几乎不表达。最后利用构建的腺病毒作为载体,在体外培养的新生大鼠心室肌细胞中过表达了ISL-1后,细胞形态发生类窦房结细胞样变化。同时,细胞的自律性显著提高。同样通过在成年小鼠心室内注射腺病毒使其过表达转录因子ISL-1,可以诱导小鼠出现频发室性早搏。通过给予异丙肾上腺素刺激,ISL-1过表达小鼠出现房室分离,室性节律快于窦性心律。进一步研究发现,ISL-1过表达诱导的心室自律性的提高与心室肌细胞表达谱向起搏样细胞转化相关,多种参与窦房结细胞起搏的离子通道及相关基因的表达发生变化。综上所述,本研究验证了转录因子ISL-1表达集中于成年小鼠窦房结区域,过表达转录因子ISL-1可以诱导成熟心室肌细胞转化为起搏样细胞,为利用转录因子ISL-1作为生物起搏诱导因子提供了可能,具有潜在的临床应用价值。
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【学位授予单位】：北京协和医学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R54

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本文编号：2303077