心臟特異性Ca-α1D基因敲減對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基因表達水平果蠅的心率、心動周期等心臟功能指標，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基因的正常表達對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基因敲減對心臟功能的影響具有一定的理論和現(xiàn)實意義。

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基因心臟正常表達組）、Hand-GAL4-w1118;P{GD1737}v51491（Ca-α1D基因心臟特異性敲減組，前期實驗已檢測Ca-α1D基因的mRNA表達量有降低）處女蠅各400只，兩品系均隨機分為2組，分組為：兩周齡正常表達組（對照組）、六周齡正常表達組（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指標檢測

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

1.3 統(tǒng)計學方法

應用SPSS16.0軟件進行統(tǒng)計學分析，數(shù)據(jù)以平均數(shù)±標準差（x±s）表示，顯著性水平取α=0.05。

2 實驗結(jié)果

2.1 增齡對果蠅心臟節(jié)律、收縮功能結(jié)果

與對照組相比，老齡組HP、SI上升（P<0.05），DI增加。心動徐緩發(fā)生率增加（P<0.01），F(xiàn)L上升趨勢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

與對照組相比，干擾組HP、SI、DI增加，心動徐緩發(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基因敲減對果蠅心臟節(jié)律、收縮功能聯(lián)合影響結(jié)果

與對照組相比，老齡干擾組HP、SI、DI增加，心動徐緩發(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亞基在脊椎動物和無脊椎動物體內(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)起搏細胞自律性地產(chǎn)生動作電位并經(jīng)傳導系統(tǒng)到達心肌細胞引起的。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照組HP上升，DI增加，而SI不具有顯著性差異。老齡組心動徐緩發(fā)生率增加。

Zhang等報道，在編碼Ca2+通道α1D基因敲除的小鼠有明顯的竇性心動過緩、房室傳導阻滯和原發(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極化鈣電流增加心律不齊的風險。Ca-α1D基因干擾果蠅較對照組HP、SI、DI增加。Ca-α1D基因干擾組果蠅心動徐緩發(fā)生率增加，提示Ca-α1D缺失導致的心動過緩，可能與L型鈣通道減少導致Ca2+轉(zhuǎn)運速率降低，進而阻滯細胞內(nèi)信號的傳遞有關(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下調(diào)的引起的心臟功能變化，發(fā)現(xiàn)老齡干擾組較對照組HP、SI、DI增加，老齡干擾組較干擾組HP上升。心動徐緩發(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基因的正常表達對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導致該果蠅心臟收縮功能減退。

參考文獻

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基金項目：江西省體育局科研項目（編號：2018016）;萍鄉(xiāng)學院青年科研基金項目（2018D0222）