斑马鱼帮助发现致命性心肌病治疗药物

　　

生物通报道：最近，研究人员利用斑马鱼模型，确定了一种药物化合物，似乎能逆转致心律失常性心肌病（ACM），这种遗传性疾病，是年轻人猝死的主要原因。由贝斯以色列女执事医疗中心（BIDMC）和布莱根妇女医院的研究人员带领的这项研究，为这种危险疾病的新疗法开发，提供了关键的第一步，而目前这种疾病还没有预防性的治疗方法。相关研究结果发表在2014年6月11日的《科学转化医学》（Science Translational Medicine）杂志。

本文通讯作者、BIDMC 病理系主任、哈佛医学院病理学教授Jeffrey E. Saffitz博士称：“对于某些人来说，ACM并没有症状或警告标志，这意味着，疾病的第一次、也是唯一一次表现，就是突然死亡。”在全球，这种疾病影响大约5000个人当中的1个人，经常会攻击35岁以下的年轻人。

ACM会损害心室肌肉，所以，随着时间的推移，心室肌肉细胞就逐渐被脂肪沉积和纤维化所取代，导致患者特别容易发生心律失常。一旦发生心律失常，心跳就变得快速而不稳定，会造成患者眩晕或崩溃，最严重的是心脏性猝死。

Saffitz解释说：“目前还没有任何药物，能够可靠地防止心律失常和ACM猝死。”表现出频繁心律失常或经历反复晕厥的患者，被认为处于猝死的风险，要经常接受一种自动心脏除颤器（ICD）移植，来持续地监测心律，如果它检测到可能的致命性心律异常，就给心脏提供一次冲击。

Saffitz补充说：“虽然ICDs可以挽救生命，但它们非常昂贵，会对患者产生严重的精神负担。等待危及生命的心律失常发展，然后依靠这种设备，通过提供一次痛苦的心脏冲击，来阻止心肌病，并不是控制这种疾病的理想方法。我们必须找到能在最开始阻止心律失常发生的药物。”

为了确定这种危险疾病背后的机制，并寻求预防其发生的潜在药物，本文共同资深作者、布莱根妇女医院心血管医学部门的遗传学家Calum A. MacRae博士，研制出一种可筛选的ACM斑马鱼模型，其斑珠蛋白（plakoglobin，已知可在人类中引起ACM）编码基因中具有一个人类突变的心肌特异性表达。斑马鱼可以快速发育，并能大批量生产，研究人员利用它，可以仅在胚胎发育48小时后，观察到心脏疾病的明确证据。

然后，他们进行了高通量筛选，检测了4800种化学品，来寻找疾病表型的抑制剂。他们发现，一种化合物SB216763，表现出超群的能力，能阻止或逆转鱼类中的这种疾病。有了这一新信息，研究人员通过研究两种ACM哺乳动物模型，和来自ACM患者成人干细胞的心肌细胞，验证了他们的研究结果。

Saffitz称：“我们发现，一个小分子（SB216763），可以逆转心室肌肉细胞损伤和ACM的心律失常成分。”这些新的发现，提供了强有力的证据表明，这些复杂的疾病过程与一种共同的机制相关联，这一机制似乎与关键蛋白到闰盘点（细胞间粘附）之间的运输缺陷有关。

Saffitz表示：“这也表明，我们发现了一种以新机制为基础的抗心律失常药物，该药物可以阻止或逆转ACM心脏细胞电生理学的主要异常。这项工作表明，有可能在鱼类中模拟一种复杂的人类疾病，利用大化合物库的高通量筛选，来发现有效的新药物，并为未来将这些药物应用于临床所做的化学生物学工作，奠定基础。”

（生物通：王英）

延伸阅读：心脏性猝死与蛋白质生产过剩有关

生物通推荐原文摘要：
Identification of a New Modulator of the Intercalated Disc in a Zebrafish Model of Arrhythmogenic Cardiomyopathy
Abstract：Arrhythmogenic cardiomyopathy (ACM) is characterized by frequent cardiac arrhythmias. To elucidate the underlying mechanisms and discover potential chemical modifiers, we created a zebrafish model of ACM with cardiac myocyte–specific expression of the human 2057del2 mutation in the gene encoding plakoglobin. A high-throughput screen identified SB216763 as a suppressor of the disease phenotype. Early SB216763 therapy prevented heart failure and reduced mortality in the fish model. Zebrafish ventricular myocytes that expressed 2057del2 plakoglobin exhibited 70 to 80% reductions in INa and IK1 current densities, which were normalized by SB216763. Neonatal rat ventricular myocytes that expressed 2057del2 plakoglobin recapitulated pathobiological features seen in patients with ACM, all of which were reversed or prevented by SB216763. The reverse remodeling observed with SB216763 involved marked subcellular redistribution of plakoglobin, connexin 43, and Nav1.5, but without changes in their total cellular content, implicating a defect in protein trafficking to intercalated discs. In further support of this mechanism, we observed SB216763-reversible, abnormal subcellular distribution of SAP97 (a protein known to mediate forward trafficking of Nav1.5 and Kir2.1) in rat cardiac myocytes expressing 2057del2 plakoglobin and in cardiac myocytes derived from induced pluripotent stem cells from two ACM probands with plakophilin-2 mutations. These observations pinpoint aberrant trafficking of intercalated disc proteins as a central mechanism in ACM myocyte injury and electrical abnormalities.