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离子通道(ion channels)是分布于细胞膜和细胞器上的一类特殊亲水性蛋白质,是心脏电活动的分子基础。研究表明,离子通道在心脏内外膜呈不均一分布而形成跨膜梯度,这种跨膜梯度对于维持心脏整体电稳定性具有重要的生理意义。在病理状态下,离子通道跨膜梯度消失,易引起恶性心律失常而猝死。因此,研究离子通道跨膜梯度产生、调控机制及在病理状态下的改变具有重要的临床价值。Ca2+是心脏活动最重要的离子,除在兴奋-收缩耦联(excitation-contraction coupling, ECC)过程中起关键作用外,还作为第二信使在基因的转录调节上起重要作用。Ca2+依赖的转录调节称为兴奋-转录耦联(excitation-transcription coupling,ETC),是指Ca2+通过磷酸酶或激酶对基因表达进行调控的过程。钙／钙调素依赖的蛋白激酶Ⅱ(Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase Ⅱ, CaMKⅡ)在ETC中起重要作用。有研究表明,CaMKII及其下游信号通路参与了离子通道的表达调控,但这些信号通路与心脏离子通道跨膜梯度的关系尚无研究。在本研究中,我们采用分子生物学和细胞电生理学相结合的方法,试图阐释CaMKII介导的ETC在心脏L-型Ca2+电流(Ica,L)和Na+/Ca2+交换电流(INCX)跨膜梯度形成、调节中的作用及机制。本研究将丰富跨膜离子流与心律失常的关系,并为CaMKⅡ作为逆转病理状态下电重构靶点提供新的理论依据。目的：1.探讨CaMKⅡ活性对心脏内外膜Ica,L跨膜梯度形成的影响；2.探讨CaMKⅡ活性对心衰时心脏内外膜INCx跨膜梯度重构的影响。方法：急性分离雄性C57BL/6小鼠心脏内外膜心肌细胞,用电压钳记录内外膜Ica,L的电流密度,Ica,L失活、激活及失活后恢复的通道动力学过程；制作主动脉缩窄小鼠心衰模型,记录正常小鼠内外膜INCX的电流密度及心衰时INCX的电流密度；用western blot方法检测心脏内外膜Cav1.2(编码产生ICa,L的主要α亚单位)、NCX1(编码产生INCX的主要α亚单位)、总CaMKⅡ、磷酸化的CaMKⅡ、核因子p65(NFκB的一种亚型)的表达。结果：1.心外膜Ica,L电流密度显著大于心内膜,除快、慢失活成分占整个电流比例不同外,心内外膜之间的通道动力学性质没有显著变化；2.心内膜中CaMKII的活性高于心外膜,且p65核转位较多,Cav1.2表达较外膜明显减少；3.心外膜INCX电流密度显著大于心内膜,NCX1表达存在明显的跨膜梯度；4.心哀时INCX跨膜梯度消失,内外膜NCX1均上调,但内膜上调更多,这与CaMKⅡ活性变化有关。结论：1.ICa, L跨膜梯度的形成与心内膜CaMKⅡ/p65信号通路活性较高有关。2.INCX跨膜梯度的产生与CaMKⅡ活性无关,但心衰时INCx的重构与CaMKⅡ活性增高有关。