斑马鱼筛选新型ACM治疗药物—SB21
致心律失常性心肌病(ACM)(也称为致心律失常性右室心肌病/致心律失常性右室发育不良,ARVC /ARVD),主要表现为右心室心肌组织不同程度地被脂肪组织或纤维组织替代,发病较为隐匿,常并发恶性心律失常。目前已证实有8种基因突变与该疾病有关,其中5种编码桥粒蛋白,是ARVC的主要致病基因,它编码3组独立的桥粒蛋白家族在细胞间的连接中起着重要的作用,包括钙粘连蛋白家族成员DSGs和DSCs,犰狳蛋白价值成员PKP和PG以及血小板溶素蛋白成员DSP。尽管如此,引发该疾病的机制,尤其是致心律失常性方面的机制仍停留在表面。在Ann Transl Med上发表的文章中,作者通过创新实验模型研究了不同患者身上该疾病的特点,并成功掌握了其基本机制。
在实验性心肌研究领域,由于斑马鱼模型的各种优点,越来越多的人选择斑马鱼进行实验。哺乳动物和斑马鱼心脏有很多共同点,例如,高度保守的心脏结构,都有心房,心室,瓣膜,甚至有相似的心脏传导系统。尽管斑马鱼的心非常小的,但是受精后5天就可以记录它的心电图,而且和人的心电图十分相似。此外,斑马鱼的心脏速率比老鼠更接近人类,从而使其成为一个适合研究心脏疾病的动物模型,例如用于QT综合征和心律失常的研究。此外,在人类和斑马鱼之间各种动作电位参数也高度相似:除极期间冲程中占主导地位的钠电流,通过L型钙通道形成的缓冲区和复极化的钾电流都十分相似。后者在药物诱发心律失常中有突出作用,而且该现象在小鼠中不存在。
利用斑马鱼模型研究该疾病时发现,PKG2057del2的过度表达(会导致纳克索斯病)在斑马鱼身上的表现为心脏肥大,外周水肿和心输出量减少。在这个实验中最值得注意的是,用转基因斑马鱼筛选了4,200个小分子后,成功发现了能够预防甚至逆转上述全部症状的药物。
该药物,SB216763(SB21)是糖原合成激酶(GSK-3β)的抑制剂,因此也是Wnt 通路的激活剂。而Wnt通路在各种细胞过程,如轴索倍增、细胞转换、心脏生长和分化、细胞间粘附等中都起着非常关键的作用。数据表明,这些疾病患者中都发现了GSK-3β下游蛋白的错位,心肌细胞和心肌的拉伸触发分子信号的变化增强等。因此,如果能够抑制蛋白错位或者恢复其伸缩变化,就能达到良好的抗心律失常的效果。
而SB21有望成为治疗ACM的强效药物,但因为涉及Wnt通路,而Wnt通路在生长发育中起着非常关键的作用,因此如何把握好这个度十分关键。虽然斑马鱼肯定不会完全取代小鼠,但也表现出了相当大的优势。
原文出处:http://dx.doi.org/10.3978/j.issn.2305-5839.2015.01.36
Kessler EL, van Veen TA. A fishing trip to cure arrhythmogeniccardiomyopathy? Ann Transl Med 2015;3(7):90. doi:10.3978/j.issn.2305-5839.2015.01.36
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