内毒素血症（Endotoxima，ETM）可出现于多种疾病的过程中，在ETM中由革兰氏阴性菌释放的病原体被称为细菌内毒素或脂多糖（LPS），LPS可以诱导氧自由基，白三烯，前列腺素﹑肿瘤坏死因子等十几种化学介质的释放而引起休克、弥漫性血管内凝血、成人呼吸窘迫综合征、多器官功能衰竭等一系列严重的变化，为原发疾病恶化的因素。心血管功能障碍（也称为ETM诱发的心肌病）被认为是ETM最严重的综合征之一，几乎有40–50%的患者发生，死亡率甚至可以达到70–90%。尽管抗生素和容积替代是当前ETM治疗的基石，但压倒性的炎性反应限制了其有效性，迄今为止，尚无治疗心脏功能不全的强有效疗法。

 

2022年12月2日，西北农林大学化学与药学院药学系曹伟和第四军医大学药学院药理学系李小强作为共同通讯作者在nature communication（IF=17.694）发表了题为“TRPC channels blockade abolishes endotoxemic cardiac dysfunction by hampering intracellular inflammation and Ca2+ leakage”的研究论文，该研究发现靶向TRPC通道具有作为ETM治疗的潜力，通过Trpc1或Trpc6敲除可抑制SR/ER的Ca2+泄漏和内毒素血症心脏的炎症级联，显著保护LPS诱导的心脏功能障碍，并延长小鼠的存活时间。值得注意的是，在本研究中，作者使用了汉恒提供的siRNA和RNAFit转染试剂成功实现了Itpr1、Itpr2、Ryr2 的敲低。

 

接下来让我们看看文章的研究结果：

 

作者首先用LPS刺激小鼠4小时，测量感染动物心脏中TRPC通道蛋白的表达，评估哪些TRPC亚型参与了导致ETM的病理过程。结果显示，Trpc1和Trpc6是七个TRPC成员中受影响最显著的亚型，它们是后续研究的主要焦点。接着作者敲除Trpc1和Trpc6，发现Trpc缺失显著提高了LPS攻击小鼠的生存率，从0 %提高到了70%（Trpc1）和6 0%（Trpc6），并抑制了平均动脉血压和心率的剧烈波动。此外，与WT小鼠相比，Trpc1敲除组和Trpc6敲除组心肌损伤标志物、心肌肌钙蛋白T、肌钙蛋白I和肌酸激酶MB显著降低。这些数据证明了Trpc1或Trpc6的缺失在体内能够显著逆转LPS诱导的心脏损伤。 

 

图1 Trpc1或Trpc6敲除可逆转LPS诱导的心脏损伤

 

LPS攻击后Ca2+的释放可在早期（高动力）阶段触发重要的心脏信号转导，Ca2+成像分析显示，在无Ca2+的溶液中，LPS可以引起[Ca2+]i的类似瞬时升高，这表明[Ca2+]i的增加主要归因于SR/ER的Ca2+释放，而不是从胞外Ca2+溶液中获得。Trpc1或Trpc6敲除显著降低了细胞中[Ca2+]i的浓度。这表明，Trpc1或Trpc6缺失减弱LPS触发的SR/ER细胞内Ca2+释放。此外，Itpr1和Itpr2 siRNA共转染使LPS诱导的[Ca2+]i降低了80.10%，并且Itpr1敲低使LPS触发的[Ca2+]i降低了56.12%，表明IP3R1是IP3R亚型中的主要受体，参与LPS刺激的心肌细胞内钙从SR释放。

 

 

图2 Trpc1或Trpc6敲除抑制TLR信号通路

 

为了进一步揭示关键机制，通过RNA-seq评估Trpc1和Trpc6敲除后基因的变化。发现大多数LPS刺激的上调基因都被Trpc1或Trpc6敲除显著抑制。此外，Trpc1或Trpc6敲除显著抑制了TLR信号通路激活的标记物、血清中的关键促炎细胞因子（TNF-α、IFN-β、IL-1β和IL-6）和心脏组织中的炎性蛋白（MIP-1α/CCL3）。此外，Trpc1或Trpc6敲除不会导致正常心脏中这些重要蛋白的基础水平发生显著变化，但会显著下调LPS攻击小鼠心脏中这些蛋白的表达或磷酸化，表明Trpc1或Trpc6敲除通过MyD88依赖性和TRIF依赖性途径显著减轻LPS诱导的心脏炎症爆发。

 

图3 Trpc1或Trpc6敲除通过MyD88依赖性和TRIF依赖性途径显著减轻LPS诱导的心脏炎症爆发

 

SKF是TRPC化学抑制剂，作者发现在细胞水平上，SKF可以浓度依赖性的方式抑制高表达的TRPC亚型（TRPC1、TRPC3和TRPC6），减少LPS诱导的心肌细胞含Ca2+胞外溶液中的Ca2+释放。在体内，超声心动图测定显示，单剂量SKF治疗可剂量依赖性地减轻LPS对小鼠心脏功能的破坏、提高射血分数、改善病理变化（如间质水肿增加、胞浆空泡化和白细胞浸润）。至于死亡率，作者发现SKF也可以剂量依赖性地延长LPS攻击小鼠的存活时间。考虑到药物的代谢和消除，SKF多次给药处理的ETM小鼠的存活率为70%，SKF显著延长了ETM小鼠存活时间。

 

图4 SKF治疗LPS诱导的心脏功能障碍

 

综上所述，TRPC缺失或阻断可通过阻碍LPS诱导的细胞内Ca2+通过IP3R从内质网泄漏，释放CaM与TLR4结合，从而抑制MyD88和TRIF介导的信号通路，消除ETM中的心脏衰竭。TRPC是内毒素血症心脏[Ca2+]i和炎症级联反应的核心。该研究为内毒素血症性心脏功能障碍的发病机制提供了见解，并提出了一种新的治疗方法，即通过使用小分子抑制剂靶向TRPC通道阻断Ca2+泄露、抑制细胞内炎症，以挽救心脏功能障碍。