巨噬細胞移行抑制因子對心衰竭引發心房心律不整之電生理與結構重塑病理生理機轉(1/3)

心房顫動和心衰竭經常共存並可能互相導致彼此之發生，對於心衰竭引發心房顫動的病理生 理機轉，仍待深入分析與探討。已知左心房肌和肺靜脈心肌細胞是誘發心房顫動非常重要的 基質和觸發器。過去研究指出心衰竭會改變心房結構鈣離子調控造成細胞內鈣離子濃度超 載，並可提高細胞之觸發性活性 (trigger activity)。在我們的研究也發現，心衰竭會促進肺靜 脈心肌組織心律不整活性而產生細胞內鈣離子濃度恆定失調，使細胞內鈣離子濃度超載，並 產生細胞內鈣離子亮點。然而心衰竭引起心房電生理及結構性重塑之分子機轉與治療方法則 不清楚。巨噬細胞移行抑制因子(macrophage migration inhibitory factor, MIF)是一個具有基因多 效性的細胞激素，在心血管疾病的病理生理學中是重要調控者，MIF 也被發現在心房顫動和 心臟衰竭病人心臟心肌中有高度表現。MIF 透過與其受體結合(CXCR2/CD74)引發發炎反應， 並促進動脈硬化產生。MIF 也參與肥胖、第二型糖尿病、類風溼性關節炎發病過程，而這些 病態正是誘發心房顫動的危險因子。同時MIF 具有電生理及鈣離子調控活性也會引起纖維病 變，因此，MIF 或為心衰竭或肥胖、糖尿病等產生心房顫動的關鍵致病因子。近期，許多文 獻紛紛指出組織蛋白去乙醯酶 (histone deacetylases, HDACs)對於心律不整活性以及心臟衰竭 產生中扮演重要角色，從我們過去研究證實，組織蛋白去乙醯酶抑制劑可減少心房顫動的發 生。透過抑制組織蛋白去乙醯酶，可調控細胞內鈣離子濃度恆定，藉以減少肺靜脈心肌之心 律不整活性與心房纖維顫動的發生。然而，MIF 與HDAC 之關聯性，則有待了解。在本研究 中，我們將透過MIF 對於心臟電生理及結構性的重塑的影響，探討MIF 於心衰竭引發心房顫 動的機轉。同時，我們也會從心臟衰竭動物模式，研究阻斷MIF 訊息傳遞路徑下，是否能減 少心衰竭引發心房顫動與改變左心房肌和肺靜脈心肌細胞電生理及鈣離子調控活性。同時， 我們也會探討MIF 訊息傳遞路徑是否透過調控HDAC、non-coding RNA 表現，以影響心房顫 動發生。 方法: 第一年的實驗，我們將利用MIF 重組蛋白(25, 100 ng/ml)或抑制MIF 訊息傳遞路徑 (如：MIF 拮抗劑ISO-1 10 M，CD74 與CXCR2 中和抗體各10 μg/ml)處理心肌細胞(HL-1)， 並測定細胞電生理活性、各種離子流與細胞內鈣離子變化。我們也會觀察MIF 訊息路徑對於 心臟纖維細胞功能的影響，並探討MIF 訊息路徑對心臟纖維細胞離子通道表現與鈣離子流的 調控機制。第二年的實驗，我們將透過兔子動物模式探討靜脈注射MIF 重組蛋白0.25 μg/kg (每 週3 次，連續給予2 週)，與心衰竭兔子模式(冠狀動脈結紮術)，並術後每週靜脈注射1 次MIF 拮抗劑 (ISO-1, 4 mg/kg) 2 週後，藉此觀察MIF 對於心房心律不整與心臟功能的影響。此外， 我們將利用單項動作電位紀錄器與多電極陣列系統紀錄兔子左心房的電生理活性。同時，也 會分析兔子心臟組織型態、離子流與鈣離子調控蛋白與相關訊息傳遞分子是否受到MIF 訊息 調控。第三年的實驗，我們將會探討MIF/CD74/CXCR2 訊息路徑是否藉由調控組織蛋白去乙 醯酶(HDAC)與lncRNA 而影響心房細胞電生理活性與心臟纖維細胞功能。我們將分析HL-1 細胞與心臟纖維細胞在給予MIF 重組蛋白或MIF 訊息路徑抑制劑時，分析細胞中組織蛋白去 乙醯酶表現量的改變與差異表現的lncRNA，並分析透過蛋白去乙醯酶抑制劑與改變受調控 lncRNA 是否對MIF 調控HL-1 與心臟纖維細胞功能產生影響。初步結果：由實驗室之前建立 (isoproterenol) 誘發心臟衰竭大鼠， MIF 與其受體(CD74/CXCR2) 、 CXCR2 的配體 (CXCL1,CXCL8)在心衰竭心房組織中表現量顯著高於控制組。此外，我們發現MIF 重組蛋白 會誘發心臟纖維細胞表現肌成纖维细胞特有的生物標記(如：-SMA, collagen I, 與 collagen III) 與增加心肌細胞攜鈣蛋白酶(CaMKII)活性，且發現CXCL8 重組蛋白會增加心肌細胞內鈣離子 濃度，由結果顯示MIF 訊息傳遞路徑對於心房顫動病理生理之重要性。