发现多酚对心房颤动的预防效果

-异鼠李素抑制发病-

重点

• 给药多酚之一的异鼠李素对预防发病有效

• 同时改善心房颤动发病前心房的电结构变性

• 作为预防发病的上游治疗方法备受期待

异鼠李素预防心房颤动发病的流程

概要

国立研究开发法人产业技术综合研究所(以下称“产总研”)食药资源工学开放创新实验室青沼和宏产总研特别研究员、富永健一副实验室长、国立大学法人筑波大学(以下称“筑波大”)生命环境系礒田博子教授、医学医疗系许东洙副教授， 发现了天然存在的多酚之一的异鼠李素具有预防心律失常之一的心房颤动发病的生理活性。 使用因与心房颤动发病密切相关的血管紧张素II的负荷而诱发心房颤动的小鼠，评价了异鼠李素的预防效果。 结果证实，在负荷血管紧张素ⅱ前，预防性给予异鼠李素可同时改善心房颤动发病相关的心房电建模和结构建模。 迄今为止，还没有同时改善这些心房重塑的医药品。 异鼠李素的给药有望作为预防心房颤动发病的上游治疗方法。 另外，该发现的详细情况将于2022年12月21日(当地时间)在英国生物化学协会发行的Clinical Science杂志上发表。

开发的社会背景

心房颤动是常见的心律失常之一，国内估计患者约有100万人。 由于患病率随着年龄的增长而增加，因此在老龄化加剧的日本，预计今后也会增加。 特别是成为心力衰竭和脑梗塞的主要风险，这些导致的健康寿命的缩短对心房颤动患者是很大的威胁。 日本循环器官学会“心律失常药物治疗指南”推荐的基本治疗方针是，通过选择适合每个患者的药物(抗心律失常药和β阻滞剂等)，以预防心房颤动的复发和维持窦性心律为目标。 但是，传统药物的疗效有限，半数以上的患者反复复发或转为永久性心房颤动。

研究的经过

异鼠李素是在北非培育的盐生植物Nitraria retusa中丰富含有的多酚的一种。 异鼠李素所具有的五个羟基中的一个具有甲基化结构，虽然量很少，但在以洋葱为首的身边植物中也含有。 迄今为止，筑波大学一直致力于阐明异鼠李素潜在的功能，发现异鼠李素具有抗肥胖硬化和抗糖尿病的效果。 另外，通过与产综合研究所的食药资源工学开放式创新实验室的共同研究，发现异鼠李素对非酒精性脂肪肝炎( NASH )显示出含有肝细胞抗纤维化的抑制作用。 心房颤动是在心房组织的电气结构特性逐渐变化的重塑中发病的。 电建模涉及心肌组织伸缩相关的电解质和动作电位的异常，结构性建模涉及心房组织的纤维化、炎症、肥大。 如果这些建模进一步发展，心房颤动更容易发生，也更容易持续。 本研究通过实验调查了异鼠李素对各个心房重塑产生了什么样的影响，并分析了如果有效果的话，它是通过什么样的机制表达的。

研究内容

采用血管紧张素ⅱ负荷模型小鼠作为心房颤动诱发模型。 将小鼠随机分为3组:无处置组( control )、血管紧张素ⅱ负荷组( AngII )、血管紧张素ⅱ负荷+异鼠李素给药组( AngII+ISO )。 AngII和AngII+ISO均进行血管紧张素II的负荷2周，AngII+ISO在负荷血管紧张素II的1周前开始进行异鼠李素的给药。 首先，为了调查异鼠李素对心房颤动发病的效果，对各组小鼠插入电极导管，通过心电图判定在施加电刺激时有无心房颤动的发生。 结果表明，未给予异鼠李素的Angll心房颤动的发生率和持续时间相对于control显著增加，而给予异鼠李素的AngII+ISO相对于Angll显著减少(图1 )。 这些结果表明，异鼠李素预防了心房颤动的发病。

图1异鼠李素抑制心房颤动发病的疗效

为了验证异鼠李素对心房颤动发病因素之一的电建模的效果，我们观察了与心肌组织收缩密切相关的钙离子的运动。 在正常的心肌细胞中，如果细胞产生动作电位，钙离子就会从细胞外流入，刺激细胞内钙贮藏部位的肌囊胞体。 通过这个刺激，肌囊胞体释放钙离子，细胞质内的钙离子浓度上升，细胞收缩。 电建模是由于肌小胞体自发地漏出钙离子(钙泄漏)而发生的。 可以通过观测心房细胞内钙离子的局部浓度变化来确认有无发生该钙泄漏。 向各组小鼠心肌细胞中加入药剂使钙离子荧光发光，每1.82毫秒观察共焦显微镜视野内直线区域(约100 µm )钙离子的变化10秒钟。 用共焦显微镜观察时，钙泄漏的地方看起来像闪光，所以称为钙火花。 与control相比，AngII中钙火花的发生频率显著增加，而AngII+ISO钙火花的发生频率明显减少(图2 )。 此结果表明异鼠李素在心肌细胞内抑制钙离子从肌囊泡体的异常漏出以预防电重塑。

图2异鼠李素对电建模的效果

为了验证异鼠李素对心房颤动另一发病因素结构重塑的效果，我们抽取各组心房组织测定了麦森三色染色染色的组织面积。 这个染色法会将组织内被纤维化的区域染色成蓝色。 结果显示，与control相比，AngII的纤维化面积明显增加，而AngII+ISO的纤维化面积增加受到抑制(图3 )。 这一结果表明，异鼠李素预防了心房颤动伴发的心房组织结构重塑。

图3异鼠李素对结构建模的效果

为了考察这次发现的异鼠李素的作用机制，对心房颤动发病相关的蛋白质进行了定量。 结果发现，通过给与血管紧张素II，与钙离子的传递相关的蛋白质和与细胞的分化、增殖、炎症、细胞死亡相关的蛋白质的量增加了，但通过给与异鼠李素可以抑制这些增加。 通过考察这一系列蛋白质的变化，发现异鼠李素通过抑制心肌组织内磷酸化酶CaMKⅡ的作用，减少钙离子从心肌细胞肌囊泡的渗漏，抑制电重塑。 此外，异鼠李素通过调控细胞内信号转导相关的MAPK通路蛋白，抑制心肌纤维化、肥大、炎症引起的结构重塑。 本研究是在AMED研究战略性推进计划以及JST SATREPS“基于证据的干旱地生物资源系列开发培育新产业研究”、JST COI-NEXT“筑波型数字生物经济社会形成的国际据点”的基础上进行的。 ※本新闻发布会的图1、图2和图3使用了引用原论文“Clinical Science”的图进行修改后的内容。

今后的计划

阐明异鼠李素抑制心房颤动发病的更详细机制。 另外，以临床应用为视角进行研究，以对患者进行临床试验为目标。

论文信息

刊登杂志: Clinical Science 论文标题: novel preventive effect of isorhamnetin on electrical and structural remodeling in atrial fibrillation 作者: Kazuhiro Aonuma，东珠墟，Nobuyuki Murakoshi，Kazuko Tajiri，Yuta Okabe，Zixun Yuan，Siqi Li，Yoshiko Murakata，kenichi

用语解说

• 异鼠李素是多酚的一种天然化合物，具有与洋葱中所含的槲皮素类似的结构。 槲皮素所具有的五个羟基(-OH )中的一个被甲氧基(-OCH3)取代。 坚果类、洋葱、葡萄酒等中含有。

  

• 心房颤动 常见的心律失常之一，心房每分钟痉挛约400〜600次。 引起心动过速和脉搏混乱，与心力衰竭和脑梗塞等危重病相关。 血管紧张素ⅱ 使构成血管的主要细胞血管平滑肌收缩，使血压上升的生物体的代表性升压类激素。 血药浓度上升会产生炎症性细胞因子和粘附因子，导致炎症和纤维化等形态异常。 另外，改变离子通道的蛋白质，引起电生理学的异常。 电气建模 构成离子通道的蛋白质的变化等引起的组织的电生理学性质的变化。 心房组织电重塑是心房颤动的发病因素之一，进展更易发病或持续。 结构建模 因炎症或纤维化导致组织变性。 心房组织结构重塑是心房颤动的发病因素之一，进展更易发病或持续。 上游治疗 这是一种通过激发心房颤动发生的主要原因，以预防、减轻心房颤动发作为目标的治疗方法。 窦性心律 在上腔静脉和右心房边界附近的窦结节产生的电信号正常传输到心房、心室，心脏以1分钟60~80次心跳的速度有规律地收缩的状态。 Nitraria retusa 北非沙漠地区野生的腈科植物。 耐盐性高，耐干燥。 红色果实是食用的，在当地很久以前就知道有利于健康。 纤维化 纤维组织增殖，组织置换为纤维成分而变硬。 动作电位 在静止状态的细胞中，由于细胞内外离子的浓度差，通常细胞内的电位带负电。 动作电位是指响应某种刺激，细胞膜的膜电位暂时上升为正，然后恢复到原来状态的一系列变化。 钠离子、钾离子、钙离子出入细胞内外会导致膜电位变化。 与有规律且协调地伸缩心脏的作用有关 共焦显微镜 与普通显微镜包括来自物镜焦面以外的光在内进行观察相比，共焦显微镜通过在与物镜焦面共轭的位置配置针孔，可以去除来自焦面以外的光，获得更清晰的图像。 麦森三色染色 选择性染色胶原纤维(存在于组织细胞之间的最普通的纤维)的染色法。 CaMKⅡ(钙调蛋白依赖性蛋白激酶ⅱ) 导致心力衰竭和心律失常的细胞内存在的磷酸化酶。 心肌细胞内被活化后，会诱发构成贮藏钙离子的心肌囊泡体钙离子通道的RyR2蛋白的磷酸化，引起钙离子的漏出，从而产生异常的动作电位。 丝裂素活化蛋白激酶( MAPK )通路 是参与细胞增殖、分裂、运动、凋亡(细胞死亡)等功能的途径之一。 受到氧化应激、细胞因子等的影响而被活化。 异常活化会在心脏引起炎症、纤维化、肥大等。