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目的:瞬时外向钾电流(Ito,主要由Kv1.4、Kv4.2、Kv4.3编码)中的Kv4.3钾离子通道在心肌动作电位复极化中起重要作用。研究证实,Kv4.3钾离子通道在病理性肥厚心肌细胞的表达降低,但具体原因尚不清楚。本实验组之前的研究发现,主动脉弓缩窄术(TAC)诱导压力负荷型小鼠心肌肥厚模型中,骨形成蛋白4(BMP4)的表达有明显增加。由于在病理性心肌肥厚模型中Kv4.3钾离子通道表达下调和BMP4表达上调同时发生,因此BMP4的表达增加可能是导致Kv4.3钾离子通道表达下调的原因。本实验的目的是探讨BMP4对心肌细胞Kv4.3钾离子通道表达的调节作用。 方法:⑴TAC法建立病理性心肌肥厚小鼠模型;⑵采用Western Blot技术和Real-time PCR技术测定相关蛋白和mRNA的表达;⑶采用流式细胞术检测原代培养心肌细胞活性氧(reactive oxygen species,ROS)表达和BMP4阻断剂DMH1对BMP4增加原代培养心肌细胞ROS产生的影响;⑷采用膜片钳技术记录BMP4对原代培养心肌细胞Ito电流的影响。 结果:TAC组与Sham组相比,心脏的心重指数(HW/BW)和左室心重指数(LVW/BW)明显增高;TAC组心肌细胞ANP mRNA、BNP mRNA和β-MHCmRNA的表达明显高于Sham组;TAC诱导病理性心肌肥厚模型心肌细胞BMP4蛋白表达上调,并且Kv4.3钾通道蛋白表达下调;BMP4(50ng/ml)孵育处理可以降低原代培养心肌细胞Kv4.3钾通道蛋白和mRNA表达,BMP4阻断剂noggin(100ng/ml)和DMH1(10μM)处理可抑制BMP4诱导的Kv4.3钾通道蛋白和mRNA表达的降低,相同剂量BMP4孵育处理对原代心肌细胞Kv4.1和Kv4.2通道蛋白表达无明显影响;流式细胞术结果显示BMP4(50ng/ml)孵育处理可增加原代培养心肌细胞ROS的产生和NOX4 mRNA的表达,DMH1(10μM)处理可逆转由BMP4诱导的ROS增加,noggin(100ng/ml)和DMH1(10μM)处理可逆转由BMP4引起原代培养心肌细胞NOX4 mRNA的表达增加,BMP4(50 ng/ml)孵育处理对原代培养心肌细胞NOX2 mRNA表达无明显影响;NADPH氧化酶阻断剂Apocynin(100μM)和自由基清除剂Tempol(100μM)治疗可纠正BMP4诱导的原代培养心肌细胞Kv4.3钾离子通道蛋白表达的下调;BMP4阻断剂DMH1在体给药纠正TAC诱导心肌细胞Kv4.3钾离子通道蛋白表达下调和Kv1.4钾离子通道蛋白表达上调。 结论:在病理性心肌肥厚模型中,BMP4可能是通过增加ROS的产生下调心肌细胞Kv4.3钾离子通道的表达。