Nav1.5功能获得性突变通过TGF-β通路促进心室成纤维细胞增殖及促纤维化因子的机制研究

本研究针对长QT综合征3型(LQT3)中SCN5A基因突变导致的Nav1.5功能获得性突变，首次揭示该突变通过异常钙信号和TGF-β通路激活，显著增加心室成纤维细胞增殖及胶原分泌，为理解LQT3患者心肌纤维化及心律失常提供了新机制。团队通过基因敲入小鼠模型结合细胞功能实验，证实抑制Nav1.5电流或TGF-β受体可逆转病理表型，为靶向治疗提供理论依据。

　　

论文解读

心脏就像一个精密的电路系统，而长QT综合征3型(LQT3)患者却因SCN5A基因突变导致"电路短路"——钠通道Nav1.5功能增强，引发致命性心律失常。更令人困惑的是，部分患者还伴有心肌纤维化和心脏扩大，但这一现象背后的机制始终成谜。传统观点认为Nav1.5仅影响心肌细胞电活动，而法国南特大学健康研究所的Claire Castro团队独辟蹊径，将目光投向了占心脏细胞总数30%的"幕后工作者"——心脏成纤维细胞。

研究人员利用携带人类△QKP突变等效位点的Scn5a^+/ΔQKP基因敲入小鼠，通过离体细胞培养、实时细胞分析(xCELLigence)、钙成像等技术，首次揭示Nav1.5在非兴奋性细胞中的关键作用。研究发现突变型成纤维细胞增殖率升高40%，凋亡减少，同时伴随TGF-β分泌增加2倍和胶原I/III过度沉积。通过药理学干预证实，这种异常表型依赖于Nav1.5介导的钙信号紊乱和TGF-β自分泌循环——使用钠通道阻滞剂河豚毒素(TTX)或雷诺嗪可使增殖率降低35%，而TGF-β受体抑制剂GW788388则完全逆转增殖效应。

主要研究发现

1. 心室成纤维细胞数量增加：免疫组化显示4周龄突变小鼠心脏中波形蛋白(vimentin)阳性细胞面积增加50%，培养5天的原代细胞数量翻倍，Ki67增殖标记物显著升高。
2. 增殖与存活优势：实时阻抗检测显示突变细胞增殖速率较对照快1.5倍，凋亡标志物cleaved caspase 3降低60%，抗凋亡蛋白Mcl-1表达增加。
3. 分化障碍：α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)和骨膜素(periostin)表达减少70%，提示突变阻碍成纤维细胞向肌成纤维细胞终末分化。
4. TGF-β通路激活：突变细胞中TGF-β mRNA水平升高3倍，SMAD2/3磷酸化增强，下游胶原I/III蛋白表达分别增加80%和120%。
5. 钠电流的关键作用：使用钠通道激动剂藜芦定(veratridine)可模拟突变效应使野生型细胞增殖增强，而反义寡核苷酸敲低Scn5a表达使突变细胞增殖降低45%。
6. 钙信号异常机制：ATP刺激后突变细胞钙瞬变持续时间延长2倍，NCX钠钙交换体表达增加，钙调磷酸酶(calcineurin)抑制剂可使增殖率降低50%。

研究意义
这项发表于《Communications Biology》的研究颠覆了传统认知，证明Nav1.5在非兴奋性细胞中通过"电-化学耦合"调控组织重塑：功能获得性突变→持续钠电流→细胞内钠超载→NCX反向模式激活→钙信号紊乱→TGF-β自分泌→促进纤维化。这一发现为LQT3患者心肌病进展提供了新解释，并为开发靶向成纤维细胞的抗纤维化药物（如雷诺嗪与TGF-β抑制剂联用）奠定理论基础。更深远的是，该研究开创性地提出"离子通道-细胞互作"网络概念，为其他通道病变导致器质性心脏病的研究开辟了新范式。