研究背景:室性心律失常是慢性心力衰竭（Chronic heart failure,CHF）患者发生心源性猝死（sudden cardiac death,SCD）的主要原因。心衰时,心脏动作电位的复极化过程异常和室性心律失常的发生密切相关。心肌细胞快激活延迟整流钾通道电流IKr由hERG基因编码,是参与动作电位3期复极的主要电流之一,促进动作电位平台期终止,对维持正常的心脏节律具有重要意义。研究表明,心衰时,心室肌细胞IKr电流明显下降,导致QT间期延长,这也是CHF患者容易发生心律失常的可能机制。关于心衰后心律失常发生的防护机制值得进一步探讨,研究发现卡维地洛作为一种非选择性的β受体阻断剂,相比其他β受体阻滞剂（例如美托洛尔）能显著提高CHF患者的生存率,这种优势可能与卡维地洛特有的β-arrestin通路的激活有关。近期有研究报道,β-arrestin在心衰过程中可能对心脏起保护作用,且在HEK细胞中观察到激活β-arrestin可以增加hERG表达。本研究旨在探索β-arrestin/hERG通路在CHF后室性心律失常发生中的作用机制,以寻找有效防治CHF后心律失常的新靶点。方法:1.通过主动脉缩窄术构建豚鼠慢性心衰动物模型,术后12周心超评估心功能;体表心电图测量豚鼠的心率和QTc间期。利用HE和masson染色检测心肌肥厚和纤维化程度。对离体心脏灌流采用程序性电刺激检测心室肌有效不应期。应用全细胞膜片钳记录豚鼠左室心肌细胞动作电位和IKr电流。荧光定量PCR检测心衰豚鼠左室组织中ANP、myh7和β-arrestins表达水平;Western Blot检测心衰时β-arrestins的蛋白表达变化。2.在细胞水平,通过腺病毒对β-arrestin2进行过表达和干扰,采用苯肾上腺素PE诱导病理性肥大模型。通过qRT-PCR检测ANP、myh7和β-arrestin的表达,膜片钳记录病理性肥大时心肌细胞IKr和AP的变化,以及干预β-arrestin2后对它们的影响。3.在体研究中,我们通过腺相关病毒AAV9干扰或过表达心肌β-arrestin2,利用心超评估心功能。HE和masson染色检测心肌肥厚和纤维化程度。采用体表心电图分别记录静息状态和去甲肾上腺素刺激下的心率和QTc变化,以及发生的心律失常事件。通过程序电刺激检测各组的心室肌有效不应期和诱发出室性心律失常的情况。膜片钳记录β-arrestin2干预下豚鼠左室心肌细胞的IKr电流。结果:1.慢性心衰时,豚鼠心率加快,QTc间期延长,心室肌有效不应期延长,心肌细胞动作电位延长,IKr电流下降;β-arrestin2在慢性心衰豚鼠心肌组织中表达明显下降。2.在PE诱导的心肌肥大模型中,IKr电流受到抑制,动作电位延长;过表达β-arrestin2能够改善肥大的心肌细胞中IKr电流的降低,缩短延长的动作电位;干扰β-arrestin2对IKr电流及动作电位没有明显影响。3.β-arrestin2不影响心衰豚鼠的心脏结构和心肌纤维化;β-arrestin2减慢心衰豚鼠快速的心室率,缩短QTc间期;β-arrestin2能够降低去甲肾上腺素诱发的恶性心律失常的发生率;β-arrestin2缩短了心衰时延长的心室肌有效不应期,降低心律失常易感性;过表达β-arrestin2明显增加心衰时衰减的IKr电流。结论:在慢性心衰豚鼠心肌组织中β-arrestin2表达显著下降,β-arrestin2在心肌细胞肥大过程中调控IKr和动作电位,过表达β-arrestin2可以通过修复心衰时降低的hERG/IKr电流,减少心衰室性心律失常的发生。因此,β-arrestin2将有望成为预防和治疗心衰后室性心律失常的潜在靶点。