心臟特異性Ca-α1D基因敲減對(duì)增齡果蠅心臟功能的影響

倪柳 鄭瀾

摘 要：Ca-α1D基因是編碼果蠅L型鈣通道的核心基因。為了研究心臟特異性Ca-α1D基因敲減果蠅增齡性變化，探討Ca-α1D基因在心臟衰老中的作用。本文通過M-mode系統(tǒng)分析不同周齡和不同Ca-α1D基因表達(dá)水平果蠅的心率、心動(dòng)周期等心臟功能指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)增齡是引起果蠅心臟收縮功能減退、節(jié)律紊亂的原因之一。Ca-α1D基因的正常表達(dá)對(duì)于維持心臟正常收縮功能和節(jié)律非常重要。

關(guān)鍵詞：果蠅;心臟;Ca-α1D基因

隨著年齡的增加，心臟功能逐漸減退，作為主要致死病因的心血管疾病隨年齡增加而大幅升高。隨著研究的深入，越來越多的心臟疾病被證實(shí)與基因缺陷有關(guān)，其中主要為心臟離子通道基因異常。果蠅Ca-α1D基因與人類α1D、α1C、α1S、α1F基因同源，是編碼L型鈣通道的核心基因;從年齡縱向維度研究增齡和Ca-α1D基因敲減對(duì)心臟功能的影響具有一定的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1果蠅品系及雜交方案

果蠅野生型W1118品系和Hand-GAL4品系，基因型為w1118;P{GD1737}v51491的Ca2+調(diào)控基因UAS-RNAi品系。基因型為w1118;P{GD1737}v51491的處女蠅分別與W1118品系、Hand-GAL4品系雄蠅雜交，收集F1代基因型為W1118-w1118;P{GD1737}v51491（Ca-α1D基因心臟正常表達(dá)組）、Hand-GAL4-w1118;P{GD1737}v51491（Ca-α1D基因心臟特異性敲減組，前期實(shí)驗(yàn)已檢測(cè)Ca-α1D基因的mRNA表達(dá)量有降低）處女蠅各400只，兩品系均隨機(jī)分為2組，分組為：兩周齡正常表達(dá)組（對(duì)照組）、六周齡正常表達(dá)組（老齡組）、兩周齡敲減組（干擾組）、六周齡敲減組（老齡干擾組），每組200只。

1.2果蠅心臟M-mode指標(biāo)檢測(cè)

到達(dá)相應(yīng)周齡后進(jìn)行M-mode心臟功能檢測(cè)，定量分析心管的收縮、舒張、形變過程，檢測(cè)果蠅心臟功能狀況的指標(biāo)：心率（HR）、心動(dòng)周期（HP）、收縮間期（SI）、舒張間期（DI）、收縮直徑（SD）、舒張直徑（DD）、縮短分?jǐn)?shù)（FS）、纖維性震顫（FL）和心動(dòng)過緩（DI長于1s或長于平均DI的3倍）發(fā)生率等指標(biāo)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

應(yīng)用SPSS16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，數(shù)據(jù)以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，顯著性水平取α=0.05。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 增齡對(duì)果蠅心臟節(jié)律、收縮功能結(jié)果

與對(duì)照組相比，老齡組HP、SI上升（P<0.05），DI增加。心動(dòng)徐緩發(fā)生率增加（P<0.01），F(xiàn)L上升趨勢(shì)但不具有顯著性差異（P>0.05）。DD、SD、FS減少（P<0.01）。

2.2 Ca-α1D基因敲減果蠅心臟節(jié)律、收縮功能結(jié)果

與對(duì)照組相比，干擾組HP、SI、DI增加，心動(dòng)徐緩發(fā)生率增加（P<0.01）。DD上升（P<0.05），SD增加，F(xiàn)S降低（P<0.01）。

2.3 增齡和Ca-α1D基因敲減對(duì)果蠅心臟節(jié)律、收縮功能聯(lián)合影響結(jié)果

與對(duì)照組相比，老齡干擾組HP、SI、DI增加，心動(dòng)徐緩發(fā)生率、FL增加。DD、SD增加，F(xiàn)S降低（P<0.01）。與干擾組相比，老齡干擾組HP上升（P<0.05），SI、DI變化不具有顯著性差異，F(xiàn)L、心動(dòng)徐緩發(fā)生率增加（P<0.01）。

3討論

L型鈣通道中α1亞基在脊椎動(dòng)物和無脊椎動(dòng)物體內(nèi)的同源性較高，α1亞基缺失可使胚胎致死。心臟的節(jié)律性收縮是由竇房結(jié)起搏細(xì)胞自律性地產(chǎn)生動(dòng)作電位并經(jīng)傳導(dǎo)系統(tǒng)到達(dá)心肌細(xì)胞引起的。竇房結(jié)的起搏功能存在增齡性的衰退現(xiàn)象。本研究顯示老齡組較對(duì)照組HP上升，DI增加，而SI不具有顯著性差異。老齡組心動(dòng)徐緩發(fā)生率增加。

Zhang等報(bào)道，在編碼Ca2+通道α1D基因敲除的小鼠有明顯的竇性心動(dòng)過緩、房室傳導(dǎo)阻滯和原發(fā)性心律不齊增加的現(xiàn)象。Igor Splawski發(fā)現(xiàn)心臟α1C基因缺失可延長心肌復(fù)極化鈣電流增加心律不齊的風(fēng)險(xiǎn)。Ca-α1D基因干擾果蠅較對(duì)照組HP、SI、DI增加。Ca-α1D基因干擾組果蠅心動(dòng)徐緩發(fā)生率增加，提示Ca-α1D缺失導(dǎo)致的心動(dòng)過緩，可能與L型鈣通道減少導(dǎo)致Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)速率降低，進(jìn)而阻滯細(xì)胞內(nèi)信號(hào)的傳遞有關(guān); DD、SD增加、而FS減少，提示Ca-α1D與心臟收縮功能有關(guān)Ca-α1D基因表達(dá)的敲減可引起心律不齊、心臟收縮力下降。本研究用老齡干擾組與對(duì)照組、老齡干擾組與干擾組心臟功能的差異模擬增齡過程鈣通道基因表達(dá)下調(diào)的引起的心臟功能變化，發(fā)現(xiàn)老齡干擾組較對(duì)照組HP、SI、DI增加，老齡干擾組較干擾組HP上升。心動(dòng)徐緩發(fā)生率增加。FL隨年齡增加而加劇。

4結(jié)論

增齡是引起果蠅心臟收縮功能減退、節(jié)律紊亂的原因之一。Ca-α1D基因的正常表達(dá)對(duì)于維持心臟正常收縮功能和節(jié)律非常重要。Ca-α1D基因心臟特異性敲減會(huì)導(dǎo)致該果蠅心臟收縮功能減退。

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基金項(xiàng)目：江西省體育局科研項(xiàng)目（編號(hào)：2018016）;萍鄉(xiāng)學(xué)院青年科研基金項(xiàng)目（2018D0222）