全身性敲除Spexin(SPX-KO)小鼠等動(dòng)物模型助力提出心房顫動(dòng)治療新思路

心房顫動(dòng)（AF）是最常見(jiàn)的心律失常，具有相當(dāng)高的發(fā)病率和死亡率，嚴(yán)重威脅人類的生命健康^[1]。目前房顫的治療策略有限，以心室率控制為主的藥物治療存在心臟和非心臟毒性風(fēng)險(xiǎn)；房顫導(dǎo)管消融雖能解決部分患者的疾病風(fēng)險(xiǎn)，但該方法適用人群有限且復(fù)發(fā)率較高^[2]。目前，仍缺乏安全且行之有效的房顫治療藥物和干預(yù)方法。

2024年5月10日，哈爾濱醫(yī)科大學(xué)寒地心血管病全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊寶峰院士、潘振偉教授團(tuán)隊(duì)和哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院李悅教授團(tuán)隊(duì)、張志仁教授團(tuán)隊(duì)在Circulation上發(fā)表了題為“Spexin diminishes atrial fibrillation vulnerability by acting on galanin receptor 2”的研究論文，揭示了內(nèi)源性多肽Spexin是心房電活動(dòng)和鈣穩(wěn)態(tài)的重要調(diào)控者，增加血液循環(huán)中Spexin水平可能是一個(gè)全新的臨床房顫防治策略。該研究為房顫的臨床治療提供了實(shí)驗(yàn)性依據(jù)，具有較好的臨床轉(zhuǎn)化前景。

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)藥理學(xué)專業(yè)李得生、李長(zhǎng)柱、周志文博士和哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院心內(nèi)科劉洋博士為該文共同第一作者。哈爾濱醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院潘振偉教授，楊寶峰院士和哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院心內(nèi)科李悅教授、張志仁教授為該文共同通訊作者。該項(xiàng)研究獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金和黑龍江省自然科學(xué)基金的資助。
 

圖片來(lái)源：《Circulation》
（https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCULATIONAHA.123.067517）

研究材料與方法
全身性敲除Spexin（SPX-KO）小鼠、GALR1-flox小鼠、GALR2-flox小鼠、GALR3-flox小鼠、α-MHC-Cre小鼠均由賽業(yè)生物提供。

研究方法
RNA測(cè)序、程序電刺激檢測(cè)、全細(xì)胞膜片鉗記錄、免疫熒光、免疫組化、蛋白質(zhì)印跡、染色質(zhì)免疫共沉淀以及實(shí)時(shí)定量PCR

技術(shù)路線
01 構(gòu)建Spexin缺失小鼠和RNA-seq篩選關(guān)鍵下游靶點(diǎn)
02 構(gòu)建心肌細(xì)胞特異性甘丙肽受體（GALRs）敲除小鼠檢測(cè)電生理表型
03 染色質(zhì)免疫共沉淀探索相關(guān)機(jī)制
04 外源性補(bǔ)充Spexin在房顫模型小鼠中的治療作用

研究結(jié)果
研究者構(gòu)建了全身性敲除Spexin小鼠（SPX-KO小鼠由賽業(yè)生物提供），發(fā)現(xiàn)Spexin敲除小鼠房顫易感性增加和心房有效不應(yīng)期縮短，同時(shí)SPX-KO小鼠心房肌細(xì)胞動(dòng)作電位時(shí)程縮短，延遲后除極頻率和觸發(fā)活動(dòng)增加。RNA-seq分析確定了內(nèi)向整流鉀電流（IK1）編碼基因KCNJ2和細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)基因SLN是Spexin的潛在下游靶點(diǎn)。
 

圖1 Spexin缺失小鼠房顫易感性增加和心房電活動(dòng)異常^[3]

先前的研究表明，中樞神經(jīng)系統(tǒng)中Spexin可以激活甘丙肽受體2和3，但不能激活丙肽受體1。研究者構(gòu)建了心肌細(xì)胞特異性的甘丙肽受體敲除小鼠（GALR1/2/3-cKO小鼠由賽業(yè)生物提供），發(fā)現(xiàn)心肌細(xì)胞特異性敲除甘丙肽受體2，而非甘丙肽受體1和3增加小鼠房顫易感性，擾亂心房肌細(xì)胞內(nèi)電活動(dòng)和鈣穩(wěn)態(tài)。
 

圖2 心肌細(xì)胞特異性敲除GALR2擾亂心房電活動(dòng)和鈣穩(wěn)態(tài)^[3]

為了解析Spexin缺失和心肌細(xì)胞特異性敲除GALR2擾亂心房電活動(dòng)和鈣穩(wěn)態(tài)促進(jìn)房顫易感性增加的分子機(jī)制。研究人員通過(guò)轉(zhuǎn)染SI-RNA和染色質(zhì)免疫共沉淀等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)KCNJ2和SLN的啟動(dòng)子區(qū)域存在多個(gè)CREB結(jié)合位點(diǎn)。最后，研究者通過(guò)灌注Ang-II構(gòu)建小鼠房顫模型，腹腔注射Spexin探究其潛在的房顫治療作用。Spexin治療可部分緩解灌注Ang-II引起的房顫易感性增加，心房肌細(xì)胞內(nèi)電活動(dòng)和鈣穩(wěn)態(tài)失衡。

研究結(jié)論
該研究揭示了內(nèi)源性多肽Spexin在房顫中表達(dá)降低與GALR2/CREB/KCNJ2/SLN信號(hào)軸間的因果關(guān)系，闡明了在心房肌細(xì)胞中內(nèi)源性多肽Spexin通過(guò)激活甘丙肽受體2抑制KCNJ2和SLN的轉(zhuǎn)錄。因此，增加血液循環(huán)中Spexin水平可能是一個(gè)全新的臨床房顫防治策略，Spexin/GALR2/CREB信號(hào)軸可能成為治療房顫的潛在靶點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：
[1]Moreira LM, Takawale A, Hulsurkar M, Menassa DA, Antanaviciute A, Lahiri SK, et al.. Paracrine signalling by cardiac calcitonin controls atrial fibrogenesis and arrhythmia. NATURE 2020; 587 (7834): 460-65.

[2]Brundel BJJM, Ai X, Hills MT, Kuipers MF, Lip GYH, de Groot NMS. Atrial fibrillation [Journal Article; Research Support, N.I.H., Extramural; Research Support, Non-U.S. Gov't; Review]. NAT REV DIS PRIMERS 2022; 8 (1): 21. eng.

[3]Li D, Liu Y, Li C, Zhou Z, Gao K, Ba H, et al.. Spexin Diminishes Atrial Fibrillation Vulnerability by Acting on Galanin Receptor 2. CIRCULATION 2024. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.123.067517