Mechanisms of cardiac sympathetic hyperactivity in chronic heart failure
慢性心力衰竭心脏交感神经亢进的机制
基本信息
- 批准号:9364173
- 负责人:
- 金额:$ 37.63万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-07-01 至 2021-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:Action PotentialsAddressAdverse effectsAffectAnimalsAnti-Inflammatory AgentsAnti-inflammatoryArrhythmiaCalcium ChannelCardiacCellsClinicalCongestive Heart FailureConsciousCoronary arteryCyclin-Dependent Kinase 5Cyclin-Dependent KinasesDataDexamethasoneFunctional disorderGeneticHeartHyperactive behaviorIn VitroInflammationInflammatoryInterleukin-1 betaLigationLinkMeasuresMediatingMicroinjectionsMolecularMusMyocardial InfarctionNerveNeuronsNeurotransmittersNorepinephrinePatientsPharmaceutical PreparationsPolymersProteinsRattusRegulationRoleSignal PathwaySignal TransductionStructure of stellate ganglionSympathetic Nervous SystemTNF geneTestingTherapeuticTissuesTransfectionVentricularVentricular Arrhythmiabasechannel blockerscurative treatmentscytokinedesigneffective therapyheart rate variabilityheart rhythmimprovedin vivomortalityneuropeptide Ynoveloverexpressionsham surgerysmall hairpin RNAsudden cardiac deathtoolvoltage
项目摘要
Chronic heart failure (CHF)-induced cardiac sympathetic overactivity is involved in sudden cardiac death and is
responsible for high mortality in patients with CHF. However, the potential mechanisms concerning cardiac
sympathetic overactivity in the CHF state are unclear. Cardiac postganglionic sympathetic (CPS) neurons
located in stellate ganglia regulate cardiac function by influencing release of norepinephrine (NE) and
neuropeptide Y (NPY) from these neuronal terminals innervating the heart. Ca++ influx through voltage-gated
Ca++ channels is a key trigger for the release of NE and NPY from these neuronal terminals. Our recent study
has shown that N-type Ca++ currents and cell excitability in CPS neurons are enhanced in coronary artery
ligation-induced CHF rats, which are accompanied by cardiac sympathetic hyperactivity. Based on our
preliminary data, we hypothesize that CHF-mediated inflammation cytokines in CPS neurons evoke N-
type Ca++ channel activation via cyclin-dependent kinase (Cdk5) signaling, and N-type Ca++ channel
activation then contributes to cardiac sympathetic hyperactivity in CHF. Myocardial infarction-induced
CHF and sham (sham surgery) rats and mice will be used as the primary experimental tool in this project.
Using multi-faceted technical approaches (from whole-animal to cellular-molecular levels) in sham and CHF
rats, we will design in-vitro (cells and tissues) and in-vivo (conscious and anesthetized rats) studies to assess
this question. In specific Aim 1, we will measure whether CHF-increased N-type Ca++ currents in CPS neurons
contribute to cardiac sympathetic hyperactivity in CHF as measured by cardiac sympathetic nerve activity, in-
vivo release of NE and NPY from CPS nerve terminals, and heart rate variability. In Specific Aim 2, we will test
whether CHF-increased N-type Ca++ currents in CPS neurons trigger cardiac rhythm instability in CHF. In
Specific Aim 3, we will measure whether inflammatory cytokine-Cdk5 signaling pathway modulates N-type
Ca++ channels in CPS neurons of CHF rats. These studies will further our understanding of the cellular and
molecular mechanisms responsible for the cardiac sympathetic hyperactivity in CHF and will also explore
potential therapeutics (N-type Ca++ channel blockers and new anti-inflammatory drugs) for improving cardiac
sympathetic function and reducing mortality in the CHF state.
慢性心力衰竭(CHF)引起的心脏交感神经过度活跃与心源性猝死有关,并且是
是CHF患者高死亡率的原因。然而,有关心脏的潜在机制
CHF 状态下的交感神经过度活跃尚不清楚。心脏节后交感神经元 (CPS)
位于星状神经节通过影响去甲肾上腺素(NE)的释放来调节心脏功能
来自这些神经元末梢的神经肽 Y (NPY) 支配心脏。 Ca++ 通过电压门控流入
Ca++ 通道是这些神经元末梢释放 NE 和 NPY 的关键触发器。我们最近的研究
表明冠状动脉中 N 型 Ca++ 电流和 CPS 神经元的细胞兴奋性增强
结扎诱导的 CHF 大鼠,伴有心脏交感神经亢进。基于我们的
根据初步数据,我们假设 CPS 神经元中 CHF 介导的炎症细胞因子会诱发 N-
通过细胞周期蛋白依赖性激酶 (Cdk5) 信号传导激活 Ca++ 型通道和 N 型 Ca++ 通道
然后,激活会导致 CHF 患者的心脏交感神经过度活跃。心肌梗死诱发
CHF和sham(假手术)大鼠和小鼠将被用作该项目的主要实验工具。
在假手术和 CHF 中使用多方面的技术方法(从整体动物到细胞分子水平)
大鼠,我们将设计体外(细胞和组织)和体内(清醒和麻醉的大鼠)研究来评估
这个问题。在具体目标 1 中,我们将测量 CHF 是否增加 CPS 神经元中的 N 型 Ca++ 电流
通过心脏交感神经活动测量,导致 CHF 患者的心脏交感神经过度活跃,
CPS 神经末梢体内 NE 和 NPY 的释放以及心率变异性。在具体目标 2 中,我们将测试
CHF 增加的 CPS 神经元 N 型 Ca++ 电流是否会引发 CHF 心律不稳定。在
具体目标3,我们将测量炎症细胞因子-Cdk5信号通路是否调节N型
CHF 大鼠 CPS 神经元中的 Ca++ 通道。这些研究将进一步加深我们对细胞和
负责 CHF 心脏交感神经亢进的分子机制,还将探索
改善心脏功能的潜在疗法(N 型 Ca++ 通道阻滞剂和新型抗炎药)
交感神经功能并降低 CHF 状态下的死亡率。
项目成果
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