连接蛋白43(Cx43)通过miR-1调控在诱导多能干细胞心肌细胞模型中的抗心律失常作用机制研究

研究人员针对心律失常疾病中电信号传导异常的核心问题，通过诱导多能干细胞来源的心肌细胞(iPSC-CM)模型，揭示了慢性应激通过miR-1依赖性机制下调Cx43表达的分子通路。研究发现抗miR-1处理可恢复Cx43表达，增强Na+ 电流和Ca2+ 信号传导，为心律失常治疗提供了新的靶点策略。

　　

心脏电信号传导异常是心律失常的核心病理特征，其中连接蛋白43(Cx43)在心肌细胞间形成的缝隙连接(gap junction)起着关键作用。然而，在慢性应激状态下，Cx43会从闰盘(intercalated disc)向侧膜移位并表达下调，导致电传导障碍，但其调控机制尚不明确。与此同时，微小RNA miR-1作为心血管疾病的重要调控因子，已被发现能靶向抑制Cx43 mRNA的翻译，但这一分子轴在心律失常发生发展中的具体作用仍有待阐明。

针对这一科学问题，同济医院等机构的研究团队在《Journal of Molecular and Cellular Cardiology》发表重要成果。研究人员创新性地采用诱导多能干细胞来源的心肌细胞(iPSC-CM)作为疾病模型，结合微接触印刷(μCP)技术构建细胞链，通过电生理、钙成像等多学科技术手段，系统研究了miR-1-Cx43调控轴在心律失常发生中的作用机制。

研究主要采用了以下关键技术：1)μCP技术构建心肌细胞定向生长模型；2)电快速起搏(tachypacing)模拟慢性应激；3)抗miR-1寡核苷酸转染技术；4)激光共聚焦显微术定量Cx43表达；5)全细胞膜片钳记录钠电流(I_Na
)和动作电位；6)多电极阵列(MEA)记录场电位；7)高时空分辨率钙成像技术。

研究结果部分：
3.1 μCP技术成功构建心肌细胞链模型
通过优化微接触印刷技术，在HL-1细胞和iPSC-CM中实现了400μm×25μm的定向细胞生长，为研究细胞间电耦合提供了理想模型。

3.2 慢性应激通过miR-1下调Cx43表达
4Hz快速起搏72小时使Cx43膜表达从4.7%降至2.5%，而抗miR-1处理可逆转为8.1%，证实miR-1是应激条件下Cx43表达的关键负调控因子。

3.3 miR-1抑制增强钙波传导
抗miR-1处理使iPSC-CM钙瞬变传导速度从49.1提升至62.8μm/ms，同时使钙瞬变间隔时间从1492ms缩短至1113ms，显著改善信号同步性。

3.4 miR-1抑制增强钠电流
电压钳实验显示抗miR-1组峰值I_Na
密度从12.3增至19.5pA/pF，但钠通道动力学参数无显著改变，提示膜通道数量增加而非功能改变。

3.5 miR-1抑制改善动作电位特性
电流钳记录发现抗miR-1组静息电位从-58.2mV降至-62.0mV，动作电位最大上升速率(dV/dt_max
)从21.2提升至43.4V/s，细胞兴奋性显著增强。

3.6 miR-1抑制同步化场电位
MEA记录显示抗miR-1处理使自发电活动频率从2.3Hz增至2.9Hz，间隔变异系数从0.36降至0.27，电活动同步性明显改善。

讨论部分深入阐释了miR-1通过3'UTR结合位点调控Cx43 mRNA翻译的分子机制，揭示了Cx43表达与Na_v
1.5通道膜定位的正反馈关系。特别值得注意的是，研究首次在iPSC-CM模型中证实miR-1抑制可通过双重机制——既增强细胞间耦合又提高膜兴奋性——来改善电传导功能。这一发现为理解心律失常的分子基础提供了新视角，也为开发靶向miR-1的治疗策略奠定了理论基础。

该研究的创新价值在于：1)建立了模拟心律失常的标准化iPSC-CM模型；2)阐明了miR-1-Cx43-Na_v
1.5调控轴在电传导中的核心作用；3)提出了通过调节microRNA改善心肌电同步性的治疗新思路。这些发现对发展精准抗心律失常疗法具有重要指导意义，也为心脏组织工程中的电整合优化提供了理论依据。