研究背景:肥胖/高脂血症诱导的心肌重构以及心律失常的具体分子机制不是完全清楚。CaMKII是一个多功能的丝氨酸/苏氨酸激酶,已经被报道参与介导多种心血管器质性疾病以及各种不同原因所引起的心律失常的发生于发展中。然而,其在肥胖/高脂血症诱导的心肌重构以及心律失常过程中的作用尚不清楚;研究目标:本文主要是探讨CaMKII在肥胖/高脂血症诱导的心肌重构以及心律失常过程中的作用及其分子机制;研究方法:(1)为了研究CaMKII在肥胖诱导的心肌重构中作用,我们建立了体外饱和游离脂肪酸(棕榈酸)刺激的H9C2的细胞模型以及体内高脂饮食(HFD)喂养16周的APOE-/-小鼠动物模型,在这两种模型中,我们给予CaMKII药理学抑制剂(KN93或者Myr-AIP)进行药物干预,然后检测抑制CaMKII对游离脂肪酸/高脂血症诱导的心肌病理损伤(包括心肌凋亡、肥大和纤维化)以及多种细胞病理信号传导过程(包括炎症、氧化应激、内质网应激、线粒体功能紊乱)的影响;(2)为了研究CaMKII在肥胖诱导的心律失常中的作用,我们在高脂饮食(HFD)喂养16周的APOE-/-小鼠动物模型中,给予CaMKII特异性抑制剂KN93(10mg/kg/2day)进行药物干预。通过对langendorff灌流的离体心脏的心电生理检测,我们探讨了抑制CaMKII对心律失常诱发易感性、动作电位时程(APD)、动作电位电交替(APDALT)、电传导的影响,以及对心脏中离子通道、缝隙连接蛋白、钙调节相关蛋白和CaMKII激活的影响。研究结果:(1)在体外培养的大鼠心肌细胞H9C2中,我们发现饱和游离脂肪酸(棕榈酸)可以诱导细胞凋亡并伴有线粒体凋亡通路的激活,细胞肥大以及纤维化反应。然而这些改变均可被CaMKII药理学抑制剂KN93以及Myr-AIP所缓解。同时,我们发现游离脂肪也可以上调细胞中炎症因子的表达水平并伴有MAPKs和NF-κB信号通路的激活,上调氧化应激、内质网应激以及自噬反应。然而所有这些改变均可被CaMKII抑制剂所阻断。另外,我们也更进一步证明了 TLR4是游离脂肪酸诱导CaMKII激活的上有信号。在高脂饮食(HFD)喂养长达16周的APOE-/-小鼠中,血清脂质水平(游离脂肪酸、甘油三酯以及总胆固醇)相对于正常饮食的小鼠均明显增加,并伴明显的心肌肥大、纤维化以及凋亡。同时心肌中炎症反应、内质网应激以及自噬反应在HFD喂养组均明显增强。然而所有上述改变均可被CaMKII抑制剂KN93所缓解。另外,我们也发现在HFD喂养组,KN93可以上调心肌中Nrf2介导的抗氧化水平。(2)在APOE-/-小鼠中HFD诱导了高脂血症并伴有心肌CaMKII以及p-CaMKII水平的增高。在Langendoff灌流的离体心脏中,HFD组表现为心律失常诱发率的增加,动作电位时程的延长、动作电位交替阈值的下降以及心室传导速度的减慢,并伴有connexin-43表达的上调以及间质的纤维化的增强。另外,HFD组心脏中离子通道蛋白Cav1.2和Kv4.2/Kv4.3的表达水平明显下调并伴有钙处理蛋白表达水平的紊乱。有意思的是,所有上述改变均可被CaMKII抑制剂KN93所逆转。结论:(1)我们的研究阐明了 CaMKII在肥胖/高脂血症诱导的心肌重构中中具有重要的作用,TLR4可能是高脂血症中心肌CaMKII激活的上游信号分子。这些研究提示CaMKII有可能成为肥胖/高脂血症诱导心肌重构过程中的潜在靶点。(2)另外,我们的研究结果证明了代谢成分对于心脏电生理的有害作用,同时也提示CaMKII在高脂血症诱导的心电重构以及心律失常中发挥着重要作用。