附基因調控對心房病變引發左右心房纖維母細胞鈣離子流恆定與纖維化特性差異之機轉

心房纖維化是心衰竭與心房顫動的重要特徵。本實驗室的研究發現左心房纖維母細胞相較於右心 房纖維母細胞有其獨特的生物特性，造成較容易產生肌纖維母細胞分化(myofibroblast differentiation) 且製造較多的膠原蛋白的能力。而這個現象是因較多的MAPK 訊息傳遞及氧化壓力(oxidative stress) 造成。鈣離子訊息傳遞路徑被證實是造成纖維化重要的機制。然而目前對於左右心房纖維母細胞的鈣 離子訊息傳遞路徑與相關電生理差異是否造成膠原蛋白製造能力的差異，目前並不清楚。Angiotenin (Ang) II 可藉由增加鈣離子訊息傳遞而增加心臟纖維母細胞的分化與複製能力。Intermediate conductance calcium-activated potassium channel (KCa3.1)與Transient receptor potential (TRP) channels 皆 被證實可以增加鈣離子流，進而增加心臟纖維母細胞的分化、膠原蛋白(collagen)製造與複製能力。過 去發現由心衰竭動物所分離的心房纖維母細胞相較於正常動物所分離的心房纖維母細胞具有更大的 膠原蛋白製造能力。本實驗室之前的研究發現在心衰竭動物中，左心房組織中的纖維母細胞產生肌纖 維母細胞分化的程度大於右心房組織中的變化。然而目前對於心衰竭後左右心房纖維母細胞鈣離子訊 息傳遞路徑與相關電生理是否不同並且造成分化程度的差異，目前並不清楚。尿毒症所引起的心臟病 變以心臟纖維化為主要特徵。本實驗室之前發現在腎衰竭的兔子上發現，尿毒症只有引發左心房產生 明顯的纖維化，但並沒有造成右心房顯著纖維化改變。然而目前並不瞭解是否腎衰竭後左右心房纖維 母細胞之鈣離子訊息傳遞路徑與相關電生理是否不同並且是造成分化程度差異的原因。微小 RNA(MiR)被證實是引起心臟纖維化的重要機轉。Mir24, Mir101, Mir133 皆被認為有對抗纖維化的作 用。相反的Mir21 具有促進纖維化的作用。而長鏈非編碼RNA(Long-noncoding RNA, LncRNA)也被證 實在心臟纖維化中扮演重要腳色。LncRNA H19, n379599, n379519, n384648, n380433, and n410105 增 加心臟纖維母細胞分化能力。次世代定序(new generation sequencing, NGS)被認為是研究微小RNA 和 LncRNA 的重要工具。然而目前對於不同區域心房纖維母細胞在不同疾病(心衰竭、腎衰竭)所造成的 微小RNA 和LncRNA 差異，以及這些差異如何影響鈣離子恆定與纖維母細胞功能，尚未可知。因此 在這個三年期研究中，我們將分析在不同疾病狀態下左右心房纖維母細胞在電生理、鈣離子流、及纖 維母細胞特性的差異，以及微小RNA 和LncRNA 對於這些差異的調控機制。第一年實驗將分析從健 康與心衰竭大鼠分離之左右心房纖維母細胞在鈣離子流及電生理上的差異及背後機轉和影響。第二年 實驗將藉由NGS 分析從健康與心衰竭大鼠分離之左右心房纖維母細胞之微小RNA 和LncRNA 差異， 並研究其附基因調控機轉對於細胞特性與鈣離子流的影響。第三年實驗將藉由NGS 分析從健康與腎 衰竭大鼠分離之左右心房纖維母細胞之微小RNA 和LncRNA 差異，並研究其附基因調控機轉對於細 胞特性與鈣離子流的影響。藉由左右心房纖維母細胞的差異，找出治療心房纖維化的目標及方法。 實驗方法:第一年的實驗，我們會藉由電生理實驗檢測KCa3.1、TRP channel 及鈣離子影像實驗評估從 健康與isoproterenol 引發之心衰竭大鼠分離之左右心房纖維母細胞差異及背後機轉。第二年的實驗， 我們會藉由NGS 分析從健康與心衰竭大鼠分離之左右心房纖維母細胞之微小RNA 和LncRNA 差異， 並藉由生物資訊資料庫評估對於細胞特性與鈣離子恆定的可能調控機轉。第三年的實驗，我們會藉由 NGS 分析從健康與neomycin 引發之腎衰竭大鼠分離之左右心房纖維母細胞之微小RNA 和LncRNA 差異，並藉由生物資訊資料庫評估對於細胞特性與鈣離子恆定的可能調控機轉。 初步研究成果: 我們目前發現(1) Transient receptor potential (TRP) channels 所調控的non-selective cation current 在左右心房纖維細胞母皆可被Gadolinium 所抑制。(2)左心房纖維母細胞靜態以鈣離子影 像測量鈣離子流平均為0.13±0.03 (3)由心衰竭大鼠所分離的左心房纖維母細胞相較於右心房纖維母細 胞，在whole cell patch clamp 實驗中發現具有較強的calcium-activated potassium current。