研究背景：
急性心肌梗死（MI）是致死的主要原因之一。再灌注治療可以挽救缺血組織，但同時它可能會造成額外損傷，引發室性心律失常（VA）進而導致心源性猝死。目前需要新的治療策略治療IR損傷，并預防心肌梗死后的室性心律失常。

TRPV4是一種非特異性陽離子通道，主要通透鈣離子（Ca²⁺）。研究證實TRPV4在心肌缺血再灌注期間表達水平會上調。在動物缺血再灌注/心肌梗死模型中，阻斷TRPV4可改善心臟功能并提高存活率，在人體中該操作安全且耐受性良好。然而，盡管已知TRPV4對心臟有益，但抑制TRPV4針對心肌缺血再灌注損傷的抗心律失常作用仍未得到充分研究。

在缺血再灌注后，TRPV4的激活可能會促進老年小鼠心臟發生室性心律失常，而抑制TRPV4可減輕無菌性心包炎大鼠的心房重構并逆轉鈣穩態失衡。鈣穩態在室性心律失常的早期后除極和延遲后除極的產生過程中起著重要作用。鈣穩態失衡也可能引發心臟交替現象，進而引發室性心律失常。

基于此，華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院杜以梅教授團隊在Heart Rhythm雜志發表重要研究成果：TRPV4 inhibition suppresses myocardial ischemic-reperfusion arrhythmia of mice by alleviating calcium handling abnormalities，使用TRPV4拮抗劑GSK2193874（GSK219）和TRPV4基因敲除（TRPV4-/-）小鼠，評估抑制TRPV4在缺血再灌注后的抗心律失常作用及其潛在機制。

研究結果：
1. TRPV4抑制降低了IR誘導的VA的易感性
研究通過藥理學和遺傳學方法探究TRPV4在心律失常中的作用，缺血再灌注早期心電圖顯示多種室性心律失常，包括室性期前收縮和室性心動過速（VT），未觀察到室顫，著重分析室性心動過速的發生率和持續時間。
圖1. TRPV4的抑制作用在體外可降低IR誘導的VA 

2. 抑制TRPV4對IR離體心臟動作電位（AP）和鈣瞬變（CaT）的影響
研究發現缺血再灌注10分鐘后各組動作電位達到峰值時間和APD均延長、傳導速度下降，但組間無顯著差異，有效不應期無變化；7Hz起搏下各組鈣瞬變的上升時間和CaD80在對照水平和再灌注后組間均無顯著差異；總體說明缺血再灌注導致電生理紊亂，抑制TRPV4不能減輕這些紊亂。

3. 抑制TRPV4對IR離體心臟的心臟交替現象的影響
通過增加起搏頻率誘發心臟交替現象，發現再灌注后10分鐘APD交替增加，GSK219預處理和TRPV4基因敲除預處理不影響IR誘導的APD交替易感性；CaT交替方面，不同起搏頻率下有不同表現，IR增加CaT交替、降低交替閾值，而GSK219預處理和TRPV4基因敲除預處理可抑制IR誘導的CaT交替并降低不一致交替現象發生率，說明抑制TRPV4能抑制CaT交替但不能抑制APD交替。

圖2. TRPV4的抑制可減少心臟中由IR所誘導產生的鈣瞬變交替及不一致性交替現象

4. 抑制TRPV4可改善去極化誘導的CaT恢復，并抑制IR離體心臟中由缺血再灌注所誘導的鈣泄漏
本文研究了TRPV4抑制對鈣瞬變（CaT）的影響。通過S1S2方案發現，野生型心臟再灌注后CaT恢復比率降低且變異系數增加，而GSK219預處理或TRPV4基因敲除可阻止這些變化。此外，分離心室肌細胞并利用高分辨率激光共聚焦顯微鏡測量發現，TRPV4抑制能顯著抑制缺血再灌注誘導的鈣火花（鈣火花代表了通常被稱為鈣泄漏的自發鈣釋放事件），揭示了TRPV4抑制對心臟保護作用的相關機制。

圖3.TRPV4抑制對IR離體心臟CaT恢復的影響

5. TRPV4抑制對鈣離子（Ca2?）穩態相關蛋白表達的影響
該研究旨在探究鈣離子穩態失衡的分子基礎，通過western blot檢測相關蛋白。結果顯示，TRPV4抑制（藥物或基因方法）能在缺血再灌注后降低蘇氨酸286（Thr286）磷酸化的鈣調蛋白激酶II（CaMKII）（絲氨酸2814）及其磷酸化比率，但不改變總CaMKII水平；同時降低蘭尼堿受體2（RyR2）（Ser2814）和肌漿網磷蛋白PLB（蘇氨酸-17（Thr-17））的磷酸化水平，而總RyR2、Ser2804磷酸化的RyR2、總PLB、NCX1和肌質網/內質網鈣ATP酶2a（SERCA2a）的水平在TRPV4抑制及缺血再灌注后均無變化。

圖4.TRPV4抑制對IR離體心臟中Ca²⁺穩態相關蛋白的影響

6. TRPV4的激活增加了離體心臟對VA的敏感性
探究TRPV4激活對室性心律失常易感性的影響。通過將TRPV4激動劑GSK101灌注到小鼠離體心臟并記錄心電圖和動作電位，S1S2刺激可誘發室性心律失常。處理前無室性心律失常，GSK101使野生型心臟中室性心律失常發生率顯著高于灌注DMSO的對照組。此外，GSK101會延長動作電位除極時間、動作電位時程、降低傳導速度、增加特定起搏頻率下的動作電位時程交替現象，但不影響有效不應期。

該部分研究了TRPV4激動劑GSK101對鈣瞬變相關指標的影響。結果表明，GSK101能延長鈣瞬變達峰時間和CaD80，在特定起搏頻率下增加鈣瞬變交替比率和不一致性鈣瞬變交替發生率；延長RyR2不應期，降低鈣瞬變恢復比率并增加恢復比率變異系數；增加舒張期鈣火花的幅度和頻率；還能增加CaMKII（Thr286）、Ser2814磷酸化的RyR2和Thr17磷酸化的PLB的水平，但不改變相關蛋白的總量。而這些由GSK101誘導的效應在TRPV4基因敲除的心臟中不存在，證明了TRPV4介導了GSK101對室性心律失常、鈣瞬變交替和鈣離子穩態失衡的促進作用。

圖5. 灌注GSK101會增加離體心臟VA的發生率

圖6. GSK101對心臟中鈣瞬變（CaT）交替、不一致性交替以及鈣瞬變（CaT）恢復的影響

7. CaMKII抑制可防止GSK101引起的鈣穩態失衡
探究CaMKII的增強激活是否與GSK101誘導的鈣離子處理異常有關。通過使用CaMKII特異性抑制劑KN93及其無活性類似物KN92進行實驗，發現KN93可阻止由GSK101引起的鈣瞬變達峰時間和CaD80的增加，還能阻斷GSK101對鈣瞬變交替比率、不一致性鈣瞬變交替發生率、RyR2不應期及其離散度的增加作用。同時，KN93處理顯著降低了Thr286磷酸化的CaMKII、Ser2814磷酸化的RyR2和Thr17磷酸化的PLB的水平。

圖7. CaMKII抑制劑可抑制在暴露于GSK101的離體心臟中出現的鈣瞬變（CaT）交替變化，并改善RyR2的不應性

圖8. CaMKII抑制劑可抑制由GSK101誘導的鈣調控相關蛋白的變化