心脏特异性Ca-α1D基因敲减对增龄果蝇心脏功能的影响

倪柳 郑澜

摘 要：Ca-α1D基因是编码果蝇L型钙通道的核心基因。为了研究心脏特异性Ca-α1D基因敲减果蝇增龄性变化，探讨Ca-α1D基因在心脏衰老中的作用。本文通过M-mode系统分析不同周龄和不同Ca-α1D基因表达水平果蝇的心率、心动周期等心脏功能指标，发现增龄是引起果蝇心脏收缩功能减退、节律紊乱的原因之一。Ca-α1D基因的正常表达对于维持心脏正常收缩功能和节律非常重要。

关键词：果蝇;心脏;Ca-α1D基因

随着年龄的增加，心脏功能逐渐减退，作为主要致死病因的心血管疾病随年龄增加而大幅升高。随着研究的深入，越来越多的心脏疾病被证实与基因缺陷有关，其中主要为心脏离子通道基因异常。果蝇Ca-α1D基因与人类α1D、α1C、α1S、α1F基因同源，是编码L型钙通道的核心基因;从年龄纵向维度研究增龄和Ca-α1D基因敲减对心脏功能的影响具有一定的理论和现实意义。

1 材料与方法

1.1果蝇品系及杂交方案

果蝇野生型W1118品系和Hand-GAL4品系，基因型为w1118;P{GD1737}v51491的Ca2+调控基因UAS-RNAi品系。基因型为w1118;P{GD1737}v51491的处女蝇分别与W1118品系、Hand-GAL4品系雄蝇杂交，收集F1代基因型为W1118-w1118;P{GD1737}v51491（Ca-α1D基因心脏正常表达组）、Hand-GAL4-w1118;P{GD1737}v51491（Ca-α1D基因心脏特异性敲减组，前期实验已检测Ca-α1D基因的mRNA表达量有降低）处女蝇各400只，两品系均随机分为2组，分组为：两周龄正常表达组（对照组）、六周龄正常表达组（老龄组）、两周龄敲减组（干扰组）、六周龄敲减组（老龄干扰组），每组200只。

1.2果蝇心脏M-mode指标检测

到达相应周龄后进行M-mode心脏功能检测，定量分析心管的收缩、舒张、形变过程，检测果蝇心脏功能状况的指标：心率（HR）、心动周期（HP）、收缩间期（SI）、舒张间期（DI）、收缩直径（SD）、舒张直径（DD）、缩短分数（FS）、纤维性震颤（FL）和心动过缓（DI长于1s或长于平均DI的3倍）发生率等指标。

1.3 统计学方法

应用SPSS16.0软件进行统计学分析，数据以平均数±标准差（x±s）表示，显著性水平取α=0.05。

2 实验结果

2.1 增龄对果蝇心脏节律、收缩功能结果

与对照组相比，老龄组HP、SI上升（P<0.05），DI增加。心动徐缓发生率增加（P<0.01），FL上升趋势但不具有显著性差异（P>0.05）。DD、SD、FS减少（P<0.01）。

2.2 Ca-α1D基因敲减果蝇心脏节律、收缩功能结果

与对照组相比，干扰组HP、SI、DI增加，心动徐缓发生率增加（P<0.01）。DD上升（P<0.05），SD增加，FS降低（P<0.01）。

2.3 增龄和Ca-α1D基因敲减对果蝇心脏节律、收缩功能联合影响结果

与对照组相比，老龄干扰组HP、SI、DI增加，心动徐缓发生率、FL增加。DD、SD增加，FS降低（P<0.01）。与干扰组相比，老龄干扰组HP上升（P<0.05），SI、DI变化不具有显著性差异，FL、心动徐缓发生率增加（P<0.01）。

3讨论

L型钙通道中α1亚基在脊椎动物和无脊椎动物体内的同源性较高，α1亚基缺失可使胚胎致死。心脏的节律性收缩是由窦房结起搏细胞自律性地产生动作电位并经传导系统到达心肌细胞引起的。窦房结的起搏功能存在增龄性的衰退现象。本研究显示老龄组较对照组HP上升，DI增加，而SI不具有显著性差异。老龄组心动徐缓发生率增加。

Zhang等报道，在编码Ca2+通道α1D基因敲除的小鼠有明显的窦性心动过缓、房室传导阻滞和原发性心律不齐增加的现象。Igor Splawski发现心脏α1C基因缺失可延长心肌复极化钙电流增加心律不齐的风险。Ca-α1D基因干扰果蝇较对照组HP、SI、DI增加。Ca-α1D基因干扰组果蝇心动徐缓发生率增加，提示Ca-α1D缺失导致的心动过缓，可能与L型钙通道减少导致Ca2+转运速率降低，进而阻滞细胞内信号的传递有关; DD、SD增加、而FS减少，提示Ca-α1D与心脏收缩功能有关Ca-α1D基因表达的敲减可引起心律不齐、心脏收缩力下降。本研究用老龄干扰组与对照组、老龄干扰组与干扰组心脏功能的差异模拟增龄过程钙通道基因表达下调的引起的心脏功能变化，发现老龄干扰组较对照组HP、SI、DI增加，老龄干扰组较干扰组HP上升。心动徐缓发生率增加。FL随年龄增加而加剧。

4结论

增龄是引起果蝇心脏收缩功能减退、节律紊乱的原因之一。Ca-α1D基因的正常表达对于维持心脏正常收缩功能和节律非常重要。Ca-α1D基因心脏特异性敲减会导致该果蝇心脏收缩功能减退。

参考文献

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基金項目：江西省体育局科研项目（编号：2018016）;萍乡学院青年科研基金项目（2018D0222）