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磷酸二酯酶 4B 在心脏 L 型钙通道复合物中调节钙电流并保护小鼠免受室性心律失常。

Phosphodiesterase 4B in the cardiac L-type Ca²⁺ channel complex regulates Ca²⁺ current and protects against ventricular arrhythmias in mice.

机构信息

INSERM UMR-S 769, Châtenay-Malabry, France.

出版信息

J Clin Invest. 2011 Jul;121(7):2651-61. doi: 10.1172/JCI44747. Epub 2011 Jun 13.

Abstract

β-Adrenergic receptors (β-ARs) enhance cardiac contractility by increasing cAMP levels and activating PKA. PKA increases Ca²⁺-induced Ca²⁺ release via phosphorylation of L-type Ca²⁺ channels (LTCCs) and ryanodine receptor 2. Multiple cyclic nucleotide phosphodiesterases (PDEs) regulate local cAMP concentration in cardiomyocytes, with PDE4 being predominant for the control of β-AR-dependent cAMP signals. Three genes encoding PDE4 are expressed in mouse heart: Pde4a, Pde4b, and Pde4d. Here we show that both PDE4B and PDE4D are tethered to the LTCC in the mouse heart but that β-AR stimulation of the L-type Ca²⁺ current (ICa,L) is increased only in Pde4b-/- mice. A fraction of PDE4B colocalized with the LTCC along T-tubules in the mouse heart. Under β-AR stimulation, Ca²⁺ transients, cell contraction, and spontaneous Ca²⁺ release events were increased in Pde4b-/- and Pde4d-/- myocytes compared with those in WT myocytes. In vivo, after intraperitoneal injection of isoprenaline, catheter-mediated burst pacing triggered ventricular tachycardia in Pde4b-/- mice but not in WT mice. These results identify PDE4B in the CaV1.2 complex as a critical regulator of ICa,L during β-AR stimulation and suggest that distinct PDE4 subtypes are important for normal regulation of Ca²⁺-induced Ca²⁺ release in cardiomyocytes.

摘要

β-肾上腺素能受体(β-ARs)通过增加 cAMP 水平和激活蛋白激酶 A(PKA)来增强心肌收缩力。PKA 通过磷酸化 L 型钙通道(LTCCs)和兰尼碱受体 2 增加 Ca²⁺诱导的 Ca²⁺释放。多种环核苷酸磷酸二酯酶(PDEs)调节心肌细胞中局部 cAMP 浓度,其中 PDE4 对控制 β-AR 依赖性 cAMP 信号起主要作用。在小鼠心脏中表达三种编码 PDE4 的基因:Pde4a、Pde4b 和 Pde4d。本文显示,PDE4B 和 PDE4D 都在小鼠心脏中与 LTCC 连接,但β-AR 刺激 L 型 Ca²⁺电流(ICa,L)仅在 Pde4b-/-小鼠中增加。在小鼠心脏中,一部分 PDE4B 与 LTCC 一起沿着 T 小管共定位。在β-AR 刺激下,与 WT 心肌细胞相比,Pde4b-/-和 Pde4d-/-心肌细胞中的 Ca²⁺瞬变、细胞收缩和自发性 Ca²⁺释放事件增加。在体内,腹腔注射异丙肾上腺素后,经导管介导的爆发性起搏可在 Pde4b-/-小鼠中引发室性心动过速,但在 WT 小鼠中则不会。这些结果表明,在β-AR 刺激期间,PDE4B 在 CaV1.2 复合物中是 ICa,L 的关键调节因子,并表明不同的 PDE4 亚型对于心肌细胞中 Ca²⁺诱导的 Ca²⁺释放的正常调节很重要。

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引用本文的文献

10
Phosphodiesterase in heart and vessels: from physiology to diseases.心脏和血管中的磷酸二酯酶:从生理学到疾病。
Physiol Rev. 2024 Apr 1;104(2):765-834. doi: 10.1152/physrev.00015.2023. Epub 2023 Nov 16.

本文引用的文献

1
Conserved expression and functions of PDE4 in rodent and human heart.PDE4 在鼠和人心肌中的保守表达和功能。
Basic Res Cardiol. 2011 Mar;106(2):249-62. doi: 10.1007/s00395-010-0138-8. Epub 2010 Dec 16.

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