利用高时空精度对心脏中的Gs信号传导进行光遗传学刺激

摘要： 研究肾上腺素能效应对心脏功能影响的标准技术是使用药物激动剂进行灌注，但这种方法无法提供高时间或空间精度。本文证明，光敏Gs蛋白偶联受体JellyOp可实现心肌细胞和完整心脏中Gs信号通路的optogenetic刺激。对表达JellyOp的转基因胚胎干细胞源性心肌细胞或小鼠右心房进行光照，可升高cAMP水平并即时加速自发搏动频率，效果类似于药理β-肾上腺素能刺激。而对左心房背侧进行光照则引发房性早搏，表明局部Gs信号传导存在不良效应。在JellyOp小鼠的离体心室肌细胞中，我们发现光照后Ca2+电流、细胞缩短分数及舒张速率均增加，从而能以高时间精度分析差异化的Gs信号传导。因此，JellyOp表达可实现局部化且时间受限的Gs刺激，将为位点特异性、持续性和脉冲式Gs激活的不同效应提供机制性见解。