RyR2关键磷酸化位点缺失通过激活钠电流导致心律失常的新机制

本研究针对心脏兰尼碱受体2(RyR2)关键磷酸化位点(S2031/S2808/S2814)在肾上腺素能刺激中的调控机制展开。研究人员通过构建三重磷酸化突变(TPM)小鼠模型，发现虽然缺失这些位点减少了Ca2+渗漏，却意外通过再激活钠电流(INa)诱发早期后除极(EADs)导致心律失常。该研究揭示了RyR2磷酸化在维持电稳定性中的双重作用，为心律失常治疗提供了新靶点。

　　

心脏每一次有力的跳动，都依赖于精密调控的钙信号系统。在这个系统中，兰尼碱受体2(RyR2)作为心肌细胞肌浆网(SR)上最重要的钙释放通道，其功能异常与多种致命性心律失常密切相关。长期以来，科学界对RyR2上三个关键磷酸化位点(S2031、S2808和S2814)的功能争论不休——这些位点究竟如何调控心脏对"战斗或逃跑"反应(肾上腺素能刺激)的应答？为什么单独突变某个位点与同时突变多个位点会产生截然不同的表型？这些问题一直困扰着研究人员。

为解答这些疑问，威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin-Madison)的研究团队在《Nature Cardiovascular Research》发表重要研究成果。他们创造性地构建了RyR2三重磷酸化突变(TPM)小鼠模型，系统研究了这三个经典磷酸化位点在心脏功能调控中的协同作用。研究发现虽然缺失这些位点减少了病理性钙渗漏，却意外地通过再激活钠电流(I_Na)诱发心律失常，揭示了RyR2磷酸化在维持电稳定性中的新机制。

研究人员主要采用了基因编辑小鼠模型、共聚焦钙成像、膜片钳电生理、[³H]ryanodine结合实验等关键技术方法。通过多尺度研究策略，从分子、细胞到整体动物水平全面解析了RyR2磷酸化缺失对心脏功能的影响。

TPM小鼠具有正常的心脏结构和功能

Western blot证实TPM小鼠RyR2的三个磷酸化位点完全丧失功能。与野生型(WT)相比，TPM小鼠心脏重量、超声心动图参数和关键兴奋-收缩耦联(ECC)蛋白表达均无显著差异，表明基础状态下心脏功能保持正常。

整体肾上腺素能反应在心脏和细胞水平得以保留

通过心电图和超声心动图检测发现，TPM小鼠对异丙肾上腺素(Iso)的变时性和变力性反应与WT相当。在分离的心肌细胞中，钙瞬变(CaT)的幅度、衰减速率和肌浆网钙负载也显示正常反应，提示这些磷酸化位点对整体钙信号调控并非必需。

TPM小鼠易发生儿茶酚胺性心律失常

令人意外的是，TPM小鼠在肾上腺素和咖啡因联合刺激下，双向性室性心动过速(BDVT)发生率显著增加。通过膜电位/钙瞬变同步记录发现，这种心律失常并非由舒张期钙释放(SCR)诱发，而是与早期后除极(EADs)密切相关。

TPM心肌细胞显示钙渗漏减少

[³H]ryanodine结合实验显示TPM通道在舒张期[Ca²⁺]下活性降低。共聚焦显微镜观察到TPM细胞的钙火花(Ca²⁺ spark)幅度和频率减少，导致总体钙渗漏显著降低。这与其心律失常易感性形成鲜明对比。

TPM心肌细胞出现快速1相复极和3相EADs

膜片钳记录揭示TPM细胞在Iso刺激下呈现独特的动作电位(AP)形态：快速1相复极产生深度"切迹"，随后出现3相EADs。这种异常电活动与L型钙电流(I_CaL)的钙依赖性失活(CDI)增强有关，通过钙缓冲剂EGTA/BAPTA处理可消除。

EADs和心律失常由I_Na再激活引起

低浓度河豚毒素(TTX)可显著抑制EADs发生。临床上常用的钠通道阻滞剂氟卡尼和利多卡恩能完全预防TPM小鼠的心律失常，证实I_{Na再激活是心律失常的关键机制。}

这项研究颠覆了传统认知，首次揭示RyR2磷酸化位点通过双重机制调控心脏电稳定性：一方面限制病理性钙渗漏，另一方面维持适度的生理性钙释放以防止I_Na异常再激活。研究不仅解决了长期存在的学术争议，还为临床治疗提供了新思路——针对不同RyR2功能异常(功能获得或缺失)导致的心律失常，可能需要采取截然不同的治疗策略。这一发现对钙释放缺乏综合征(CRDS)等疾病的治疗具有重要指导意义。