心脏特异性过表达人类M2型毒蕈碱受体转基因小鼠模型的构建及其在心律失常机制研究中的意义

本研究针对M2型毒蕈碱受体（M2-muscarinic receptor）在心脏生理病理中的作用机制这一关键科学问题，通过构建心脏特异性过表达人类M2受体的转基因小鼠模型（M2-TG），系统评估了受体过表达对心脏收缩功能及心律失常的影响。研究发现，尽管过表达的M2受体对收缩力和心率调节无显著影响，但显著增加了右心房绝对性心律失常的发生率，为临床心律失常机制研究提供了新模型。

　　

心脏作为人体最重要的器官之一，其节律稳定性直接关系到生命健康。在众多调控心脏功能的受体中，M₂型毒蕈碱受体（M₂-muscarinic receptor）作为胆碱能系统的主要效应器，在心率调节和心律失常发生中扮演关键角色。临床观察发现，婴儿猝死综合征（SIDS）患者心脏中M₂受体表达异常升高，而老年患者则呈现受体表达下降趋势，这种表达量的变化与心律失常的发生存在显著相关性。然而，关于M₂受体过表达是否直接导致心律失常，以及其分子机制如何，长期以来缺乏直接的实验证据。

为解决这一科学问题，来自德国马尔堡大学（Philipps-Universit?t Marburg）的研究团队在《Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology》发表了创新性研究成果。研究人员通过基因工程技术，首次成功构建了心脏特异性过表达人类M₂受体的转基因小鼠模型（M₂-TG），并采用多学科技术手段系统评估了受体过表达对心脏功能的影响。

研究主要运用了以下关键技术：1）转基因小鼠构建技术，使用α-肌球蛋白重链（α-myosin heavy chain）启动子驱动人类M₂受体基因表达；2）放射配体结合实验（radioligand binding）定量检测受体表达；3）离体器官浴槽实验（organ bath）测定心房收缩功能；4）实时定量PCR（RT-PCR）分析基因表达；5）组织学染色评估心脏结构改变。

研究结果

Initial characterization of M₂-muscarinic receptor overexpressing mouse heart

通过[³H]QNB放射配体结合实验证实，M₂-TG小鼠心脏中M₂受体表达量显著高于野生型（WT），其中心室组织B_max值增加约2.5倍（图2A）。RT-PCR检测显示人类M₂受体mRNA仅在转基因小鼠中高表达（图4B），而内源性小鼠受体表达量无差异（图4A）。

Autoradiography shows M₂-muscarinic receptor overexpression in the atria

放射自显影结果直观显示，M₂-TG小鼠心房组织[³H]N-methylscopolamine结合信号明显增强（图3），证实了受体蛋白水平的过表达。

Histology

组织学分析表明，M₂-TG小鼠心脏未出现明显结构异常，HE染色和Masson/Goldner染色均未检测到纤维化等病理改变（图5），提示单纯的M₂受体过表达不引起心脏结构重塑。

Chronotropic and inotropic effects of carbachol

功能实验获得意外发现：虽然M₂受体表达显著增加，但卡巴胆碱（carbachol）对左心房收缩力（FOC）和右心房自发节律的抑制作用在M₂-TG和WT中无差异（图6A-D）。然而，在异丙肾上腺素（isoprenaline）预处理条件下，M₂-TG右心房出现显著更多的绝对性心律失常（18/26 vs 13/26，p<0.05）（图7）。

这项研究得出了三个重要结论：首先，心脏特异性过表达人类M₂受体虽不改变基础心脏结构和收缩功能，但显著增加了药物诱导的心律失常易感性；其次，过表达的M₂受体可能作为"备用受体"（spare receptors）存在，仅在特定病理条件下（如β肾上腺素能系统激活时）显现功能影响；第三，该研究为临床观察到的M₂受体表达异常与心律失常的关联提供了直接实验证据。

从转化医学角度看，这项工作建立的M₂-TG小鼠模型为深入研究心律失常机制提供了重要工具。特别值得注意的是，研究发现受体过表达本身虽不引起自发性心律失常，但显著增加了诱发心律失常的风险，这一发现为理解临床中某些药物诱发心律失常的个体差异提供了新视角。研究还提示，针对M₂受体信号通路的干预可能成为预防特定类型心律失常的新策略。