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背景:遗传性心律失常(Inherited arrhythmogenic diseases,IADs)可导致心源性猝死(Sudden cardiac death,SCD),严重危害人类生命健康。其中儿茶酚胺敏感性室速(Catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia,CPVT)是一种少见但猝死风险较高的遗传性心律失常疾病,其无器质性心脏结构改变,常表现为尖端扭转型室速或多形型室速,导致患者晕厥,甚至猝死。未接受治疗情况下,随年龄增长至40岁其猝死率可高达30%-50%。目前研究发现,CPVT致病基因主要包括RYR2基因突变和CASQ2基因突变。CASQ2突变可影响肌浆网钙储功能,并与其它互作蛋白形成四聚体影响RYR2功能,导致细胞内钙离子稳态失衡,造成心肌细胞离子流紊乱,诱导恶性心律失常发生。前期我们发现不同年龄组CASQ2R33Q/R33Q基因敲入鼠迟后除极(Delayed afterdepolarization,DAD)、触发活动(Triggeractivity,TA)发生率不同。因此,对其导致恶性心律失常的离子、分子机制进行研究。目的:研究CASQ2R33Q/R33Q基因敲入鼠随年龄增加DAD、TA发生率增加的离子和分子机制,为探讨触发性心律失常和CPVT发生机制提供理论依据。方法:以3个月组、9个月组、12个月组CASQ2R33Q/R33Q基因敲入鼠及野生型小鼠为研究对象。通过HE、Masson染色观察心肌结构及纤维化改变,心脏超声评估心功能,荧光染色观察T管结构,透射电镜观察jSR与T管偶联结构改变。应用Langendorff灌流装置进行心室肌细胞急性分离,应用膜片钳技术记录单个心室肌细胞动作电位(AP)及ICa,L电流、Iti电流改变,观察DAD、TA的发生。采用共聚焦显微镜及IonOptix单细胞收缩与离子同步检测技术观察心室肌细胞钙离子转移、钙火花、钙波。通过Western Blotting技术分析钙调节相关蛋白表达。结果:(1)CASQ2R33Q/R33Q基因敲入鼠9个月组、12个月组较3个月组及同龄野生型对照组的DAD、TA发生率显著增加(P<0.05)。通过膜片钳技术在-60 mV电压下记录导致DAD的净内向Iti电流:9个月组(-2.1±0.2 pA/pF)、12个月组(-2.2±0.1 pA/pF)电流密度显著高于 3 个月组(-0.9±0.1 pA/pF)(P<0.05)。(2)CASQ2R33Q/R33Q基因敲入鼠各年龄组未见心肌纤维排列紊乱和纤维化,与同龄对照组相比心脏结构大小及心功能未见明显差异。(3)CASQ2R33QR33Q基因敲入鼠jSR与T管超微结构偶联异常,与3个月组及同龄对照组相比,12个月组jSR肿胀、断裂加重,电镜下观察致密颗粒物质显著减少。(4)ICa,L电流在CASQ2R33Q/R33Q基因敲入鼠9个月组(-12.1±0.5pA/pF)和12个月组(-11.9±0.4pA/pF)显著高于3个月组(-5.4±0.2pA/pF)(P<0.01),ICa,L通道失活后恢复速率加快,且Cav1.2蛋白表达显著增加。(5)CASQ2R33Q/R33Q基因敲入鼠9个月组、12个月组较3个月组及同龄对照组的钙释放幅值显著降低、钙释放延迟时间明显增加,给予ISO刺激后,自发性钙释放、钙火花及钙波的发生率增加显著。(6)随年龄增加,CASQ2R33Q/R33Q基因敲入鼠CASQ2蛋白表达量显著下调,CaMKII及P-RYR2蛋白表达量显著增加,而钙循环相关蛋白RYR2、SERCA2a及NCX1.1蛋白表达未见显著差异。结论:(1)随年龄增加,CASQ2R33Q/R33Q基因突变导致DAD、TA发生率显著增加。(2)CASQ2R33Q/R33Q基因突变未影响心脏结构和功能,但对jSR与T管偶联结构损伤加重,为钙循环紊乱提供了超微结构基础。(3)随年龄增加,CASQ2R33Q/R33Q基因突变导致CASQ2蛋白表达降低,促进RYR2磷酸化。(4)随年龄增加,CASQ2R33Q/R33Q基因突变导致ICa,L通道失活后恢复时间加快及Cav1.2蛋白表达增加,ICa,L电流升高。(5)CASQ2R33Q/R33Q基因突变导致肌浆网钙释放紊乱,随年龄增加自发性钙释放、钙火花及钙波显著增加,钙回吸收延迟,胞内钙离子超载。上述多种因素导致Iti电流,可能是致恶性心律失常发生的离子流和分子机制。