简介：
华中科技大学附属协和医院杜以梅教授团队在 Frontiers in Immunology上发表了题为“Interleukin-6-Mediated-Ca2+ Handling Abnormalities Contributes to Atrial Fibrillation in Sterile Pericarditis Rats”（ 白介素-6介导的钙稳态失衡能促进无菌心包炎大鼠房颤的发生)的研究论文。
背景：
心房颤动(atrial fibrillation, AF)简称房颤，是临床上最常见的一种持续性心律失常，严重时会导致心力衰竭。术后房颤 (POAF)是心脏手术后常见并发症，发生率在20% – 40%。在多种术后房颤模型中发现：术后白介素（IL）-6水平升高，IL-6是一种重要的促炎细胞因子，与房颤纤维化相关。IL-6水平升高会导致房性心律失常。钙稳态失衡主要与兰尼碱受体(ryanodine receptor, RyR)和肌浆网钙离子ATP酶(sarcoplasmic reticulum Ca2+-ATPase, SERCA)等功能异常有关。本次研究作者假设IL-6介导的钙稳态失衡会导致无菌性心包炎（SP）大鼠发生房颤，通过构建SP模型，进行体内电生理、离体光学标测和免疫组化实验以阐明其房颤易感性机制。
关键词：
IL-6、术后房颤(POAF)、无菌性心包炎（SP）、钙稳态失衡、RyR2受体、交替
方法与技术：
单细胞测序、体内电生理、免疫组化、western blot、高分辨荧光标测技术
主要结果：
1.在SP大鼠离体心脏中验证了平衡IL-6可减少房颤的易感性
在SP大鼠模型中，采用高分辨荧光标测技术给予S1S2刺激，检测了离体心脏的动作电位形态和房性心律失常的易感性。
结果显示，SP大鼠的心脏在S1S2刺激下表现出更频繁的心房异位起搏或房颤，且房颤总持续时间显著延长(P<0.001)，诱发率显著升高(P<0.001)(图1C, D)；IL-6抗体治疗可显著缩短房颤持续时间 (P<0.001)和减小AF的诱发率 (P<0.001) (图1G)。
2.在SP大鼠中，平衡IL-6可防止心房炎症和钙稳态蛋白的改变
研究显示，SP动物的特点是免疫细胞浸润和心房纤维化。
本研究通过Masson（马松）染色发现，平衡 IL -6的水平可减少SP大鼠间质纤维化， IL -6抗体治疗后，MPO+细胞(中性粒细胞)和CD68+细胞(巨噬细胞)的浸润受到抑制(P<0.001)（图2A-D）。通过western blot进一步验证与钙稳态相关的心房蛋白的变化(图2E)，发现SP大鼠中磷酸化比率在增加(图2F)。SP大鼠的受磷蛋白 (PLB)和Ser16磷酸化形式以及心肌肌浆网Ca2+-ATP酶(SERCA)和Na+/Ca2+交换体(NCX)无显著变化(图2G)，但Thr17磷酸化的PLB、磷酸化比率和SEARA活性下降(图2H, I)。平衡IL -6水平可逆转以上结果。
3.平衡IL-6水平可逆转SP大鼠的钙稳态失衡
采用高分辨荧光标测技术评估离体心脏心房起搏时心房肌浆网钙（Ca2+）稳态的变化。
结果如图3A所示，刺激周期长度在142.86 ms时心房CaD70 map图。SP组到达峰值的时间和钙瞬变时程（CaD）比假手术组长(图3B-E)。将CaD的空间异质性量化为CaD的变异系数(COV)，研究发现，SP大鼠的COV升高(图3F)。平衡 IL -6可改善上述指标。
4.平衡IL-6可减轻SP大鼠心脏钙瞬变（CaT）交替发生
图4A为刺激周期长度在76.92 ms和55.56 ms的CaT交替大小和CaT轨迹的代表性图。图4B为CaT振幅大、小的轨迹。计算CaT交替比，量化CaT交替的大小。通过给予IL-6抗体，CaT交替比率部分得到缓解，特别是在76.92 ms和71.43 ms(图4C)。
5.平衡IL-6可减少SP大鼠心脏空间不协调交替的发生
随着刺激周期长度的减小，CaT交替在空间上变得不协调，这种不协调被认为与房性和室性心律失常的发生有关。
SP大鼠从空间协调交替(66.67 ms)到空间不协调交替(62.5-55.56 ms)转变的代表性记录如图5A所示。在62.5- 58.82 ms时，SP组的空间不协调交替发生率显著高于假手术组，但在使用IL -6抗体治疗后（58.82-55.56 ms），空间不协调交替发生率降低(图5B)。
6.平衡IL-6可改善SP大鼠心房CaT不应性
CaT不应期在CaT和动作电位时程（APD）交替发生中起关键作用。为了量化从不应期中恢复的CaT，使用了S1S2程序刺激。
图6A为各组不同S1-S2耦合时间间隔的代表性CaT记录。图6B为4个心房部位CaT恢复率的代表图。图6C为计算CaT回收率的方法。如图6D所示，在60- 130ms的S2间隔内，SP心房的CaT恢复率较对照组低，提示SP心房CaT不应期存在延迟。此外，SP大鼠CaT恢复率的COV增加，表明CaT不应期均匀性增加(图6E)。
7.外源性IL-6增加心房CaT交替发生
为了进一步揭示IL-6和CaT交替之间的因果关系，作者对离体的正常大鼠心脏急性给予外源性IL-6。
图7A为刺激周期长度在76.92 ms和55.56 ms时CaT交替map和CaT轨迹的代表性图。对照组心房在76.92 ms时无CaT交替，而外源性IL-6处理的心房在相同刺激周期长度时出现显著的CaT交替(76.92 ms)。如图7B所示，在每个刺激周期长度(90.91-55.56 ms)， IL-6都显著提高了CaT交替比。此外，外源性IL-6延长了RyR2的不应期，在60-130ms的S2间隔内CaT的恢复率较低(图7C, D)。此外，IL-6治疗后CaT恢复率的COV显著增加(图7E, F)。说明IL-6增强了RyR2不应期的离散度。
8.外源性IL-6增加体内Ca2+稳态蛋白的改变和AF诱发率
为了深入了解心房外源性IL-6引起的Ca2+稳态失衡的潜在分子基础，作者对来自心房的一系列相关蛋白进行了western blot。
结果显示，IL-6增加了RyR2 (Ser2808和Ser2814)的磷酸化，减少了PLB (Thr17)和SEARA活性的磷酸化(图8A E)，与SP组的变化相似；IL-6组诱发AF的概率较对照组显著升高(P < 0.01 ）(图8F, G)。
结论：
1 本研究提供了在SP大鼠心房中IL-6和Ca2+稳态失衡之间潜在的机制联系。
2 IL-6介导的Ca2+稳态失衡可能为POAF的预防和治疗提供一种新的药理学途径。