Eur Heart J｜突破傳統(tǒng)離子通道阻滯：salvage-1靶向心臟煙堿受體, 快速終止心律失常！(陳義漢/郝海平/董念國—同濟(jì)/中國藥科/華中科技)

2026年5月，上海東方醫(yī)院/同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院陳義漢團(tuán)隊(duì)、中國藥科大學(xué)郝海平團(tuán)隊(duì)、華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院董念國團(tuán)隊(duì)等，聯(lián)合同濟(jì)大學(xué)上海心律失常研究中心、同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理學(xué)與病理生理學(xué)系、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院心律起源與調(diào)控研究單元等單位，在European Heart Journal（中科院1區(qū)，2024 Impact Factor=35.7）在線發(fā)表題為“Cardiac α4β2 nicotinic receptors as a therapeutic target for fatal ventricular arrhythmias”的研究論文。該文于2025年12月18日投稿，2026年2月13日修回，2026年4月4日接收，2026年5月18日在線發(fā)表。

該研究聚焦致死性室性快速性心律失常（FVTs）這一導(dǎo)致心源性猝死的重要臨床問題，提出心室α4β2煙堿型乙酰膽堿受體（α4β2 nAChRs）可作為新的可成藥靶點(diǎn)。傳統(tǒng)抗心律失常藥物多以離子通道阻滯為核心，但常受限于療效不足、治療窗窄和促心律失常風(fēng)險(xiǎn)。作者通過系統(tǒng)藥理篩選發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)α4β2 nAChRs功能，尤其是采用正變構(gòu)調(diào)節(jié)劑（PAM）增強(qiáng)受體活性，可能是一種區(qū)別于傳統(tǒng)離子通道阻滯的新型抗心律失常策略。

在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合結(jié)構(gòu)分析、藥理篩選和AI輔助藥物設(shè)計(jì)，開發(fā)出首創(chuàng)型候選化合物salvage-1。該分子可選擇性作用于α4亞基上的Phe312和Phe316位點(diǎn)，將α4β2 nAChRs穩(wěn)定在開放通道狀態(tài)，從而增強(qiáng)乙酰膽堿門控電流。在大鼠缺血再灌注模型、壓力超負(fù)荷心衰模型、豬離體心臟模型以及終末期心衰患者離體心臟模型中，salvage-1均表現(xiàn)出穩(wěn)定的抗心律失常作用，既可預(yù)防FVT發(fā)生，也可快速終止已發(fā)生的FVT。

機(jī)制上，salvage-1并非通過廣泛阻斷Na?、K?或Ca2?通道發(fā)揮作用，而是選擇性增強(qiáng)受損心肌中的α4β2 nAChRs功能，提高乙酰膽堿門控電流，改善病變心肌傳導(dǎo)速度，降低電傳導(dǎo)離散度，并抑制折返這一FVT維持的核心電生理機(jī)制。更重要的是，salvage-1在健康心肌中未顯著干擾基礎(chǔ)電生理參數(shù)，如心率、PR間期、QRS時(shí)限和QTc間期；在豬和人離體心臟FVT模型中，其終止心律失常的效果優(yōu)于臨床常用藥物利多卡因。該研究為致死性室性心律失常的藥物治療提供了新的靶點(diǎn)和候選分子，也提示抗心律失常藥物研發(fā)可從傳統(tǒng)離子通道阻滯轉(zhuǎn)向更精準(zhǔn)的受體調(diào)節(jié)策略。

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【摘要】

致死性室性快速性心律失常（fatal ventricular tachyarrhythmias，F(xiàn)VTs）是全球范圍內(nèi)導(dǎo)致心源性猝死的重要原因。盡管其臨床意義重大，目前抗心律失常治療仍受到療效有限和促心律失常風(fēng)險(xiǎn)的限制。內(nèi)源性心臟膽堿能信號可參與電生理調(diào)控，但作為該系統(tǒng)關(guān)鍵組成部分的心室 α4β2 煙堿型乙酰膽堿受體（nicotinic acetylcholine receptors，nAChRs）是否可作為 FVT 治療靶點(diǎn)，仍有待明確。

本研究通過藥理篩選發(fā)現(xiàn)，α4β2 nAChRs 的正變構(gòu)調(diào)節(jié)劑（positive allosteric modulators，PAMs）具有抗心律失常特性。基于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，研究者開發(fā)出 salvage-1，并在嚙齒動(dòng)物、豬和人離體心臟 FVT 模型中評估其療效和安全性。研究進(jìn)一步采用膜片鉗電生理、高分辨率光學(xué)標(biāo)測和分子動(dòng)力學(xué)模擬等方法解析其作用機(jī)制。

結(jié)果顯示，藥理篩選驗(yàn)證了增強(qiáng) α4β2 nAChRs 功能是一種具有潛力的抗心律失常策略。結(jié)構(gòu)引導(dǎo)開發(fā)獲得的 salvage-1 是一種 PAM，可選擇性結(jié)合 α4 亞基上的 Phe312 和 Phe316，并使受體穩(wěn)定于開放通道狀態(tài)。在嚙齒動(dòng)物、豬和人離體心臟 FVT 模型中，salvage-1 均可持續(xù)預(yù)防心律失常發(fā)生，并快速恢復(fù)竇性心律。機(jī)制上，salvage-1 增強(qiáng)乙酰膽堿門控電流，選擇性改善損傷心肌中的傳導(dǎo)速度，并抑制折返，而不損害健康組織的電生理穩(wěn)定性。

本研究將心室 α4β2 nAChRs 確定為 FVTs 的可成藥靶點(diǎn)，并提出 salvage-1 作為首創(chuàng)型治療候選物，為心律失常藥物治療建立了新的研究方向。

01

研究背景及科學(xué)問題

盡管心律失常管理已經(jīng)取得顯著進(jìn)展，如何實(shí)現(xiàn)安全而有效的藥物治療，仍是現(xiàn)代臨床實(shí)踐中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。目前獲批的抗心律失常藥物，如離子通道阻滯劑，通常存在治療窗窄、促心律失常風(fēng)險(xiǎn)較高等問題。這些藥物不僅可能加重既有心律失常，還可能誘發(fā)新的危及生命的心律失常事件，從而增加全因死亡和心血管死亡風(fēng)險(xiǎn)。因此，更加選擇性、基于機(jī)制的抗心律失常策略仍有迫切需求。

在臨床上，致死性室性快速性心律失常（FVTs），如室性心動(dòng)過速（ventricular tachycardia，VT）和心室顫動(dòng)（ventricular fibrillation，VF），是最致命的心律失常類型之一。如果不及時(shí)處理，患者可在數(shù)分鐘內(nèi)發(fā)生心源性猝死。作者團(tuán)隊(duì)近期研究發(fā)現(xiàn)，心室心肌細(xì)胞中的內(nèi)源性膽堿能系統(tǒng)（endogenous cholinergic system，ECS）能夠在不依賴自主神經(jīng)輸入的情況下調(diào)節(jié)局部電生理，其中煙堿型乙酰膽堿受體（nAChRs）是關(guān)鍵的信號介質(zhì)。重要的是，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 α4β2 nAChR 信號失調(diào)參與 FVT 發(fā)生，而靶向增強(qiáng)該受體功能可有效降低心律失常易感性。這些發(fā)現(xiàn)提示，α4β2 nAChR 可能成為抗心律失常干預(yù)的潛在治療靶點(diǎn)。為了將這一潛力轉(zhuǎn)化為臨床現(xiàn)實(shí)，一方面需要系統(tǒng)驗(yàn)證靶點(diǎn)可信度，另一方面也需要開發(fā)具有創(chuàng)新結(jié)構(gòu)、具備治療可行性的候選藥物。

因此，本研究旨在探索靶向 α4β2 nAChRs 治療 FVTs 的抗心律失常潛力。研究者結(jié)合結(jié)構(gòu)分析和藥理篩選，開發(fā) α4β2 nAChRs 調(diào)節(jié)劑，并評估其對受體功能和心律失常發(fā)生的影響。結(jié)果顯示，調(diào)節(jié) α4β2 nAChRs 是一種有效的抗心律失常策略，也提示抗心律失常藥物發(fā)現(xiàn)可突破傳統(tǒng)“以離子通道為中心”的框架，轉(zhuǎn)向新的非經(jīng)典治療靶點(diǎn)。

02

重要發(fā)現(xiàn)及亮點(diǎn)

功能篩選發(fā)現(xiàn) α4β2 nAChRs 是 FVTs 的新型治療靶點(diǎn)

為尋找 FVTs 的新型可成藥靶點(diǎn)，研究者圍繞 ECS 相關(guān)通路開展系統(tǒng)藥理篩選。ECS 是近期發(fā)現(xiàn)的心室電生理局部調(diào)節(jié)系統(tǒng)。研究采用可穩(wěn)定產(chǎn)生持續(xù)性心律失常發(fā)作的離體大鼠缺血再灌注（ischaemia-reperfusion，I/R）誘導(dǎo) FVT 模型，篩選了來自 DrugBank 和 PubChem 數(shù)據(jù)庫的 56 種化合物，其中包括 19 種臨床已批準(zhǔn)藥物和 37 種靶向乙酰膽堿相關(guān)通路的工具化合物。

篩選結(jié)果顯示，α4β2 nAChRs 的部分激動(dòng)劑伐尼克蘭（varenicline，Var）和 α4β2 nAChRs 的正變構(gòu)調(diào)節(jié)劑 desformylflustrabromine（dFBr）是效果最突出的候選物。10 μM 伐尼克蘭可將 FVT 發(fā)生率從 100% 降至 25%（P<0.0001），并將心律失常持續(xù)時(shí)間從 9.5 min（95% CI：5.59–13.36）縮短至 0.76 min（95% CI：0.07–1.45）（P<0.0001）。更值得注意的是，dFBr 表現(xiàn)出更強(qiáng)作用，可顯著降低 FVT 發(fā)生率和持續(xù)時(shí)間。這些抗心律失常作用也在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中得到進(jìn)一步確認(rèn)：在 I/R 損傷大鼠中，兩種化合物（10 mg/kg）均顯著抑制 FVT 誘發(fā)率和持續(xù)時(shí)間，其中 dFBr 在所有終點(diǎn)上均優(yōu)于伐尼克蘭。總體來看，這些結(jié)果不僅驗(yàn)證 α4β2 nAChRs 是 FVT 干預(yù)的潛在靶點(diǎn)，也提示相較于直接激活受體，變構(gòu)調(diào)節(jié)可能具有更強(qiáng)的抗心律失常效果。

圖1：功能篩選發(fā)現(xiàn)心室 α4β2 nAChRs 是 FVTs 的新型治療靶點(diǎn)。（A）三階段篩選流程：從超過 4000 種 FDA 批準(zhǔn)藥物和超過 10 000 種化合物中篩選出 56 種心室內(nèi)源性膽堿能系統(tǒng)（ECS）調(diào)節(jié)劑，在離體大鼠缺血再灌注（I/R）模型中進(jìn)行功能評價(jià)，并通過光學(xué)標(biāo)測、膜片鉗和蛋白檢測進(jìn)行驗(yàn)證。（B–E）代表性心電圖（ECGs）和柱狀圖顯示，伐尼克蘭（Var）（B）和 desformylflustrabromine（dFBr）（D）可特異性抑制致死性室性快速性心律失常（FVT）的誘發(fā)，并縮短發(fā)作持續(xù)時(shí)間。每組 n=6–11。（F–I）接受 10 mg/kg Var（F–G）或 dFBr（H–I）處理大鼠的代表性 ECG 和柱狀圖，每組 n=5–10。數(shù)據(jù)以中位數(shù)（四分位距，IQR）或均值（標(biāo)準(zhǔn)差，SD）表示。（I，左）采用單因素方差分析并進(jìn)行 Dunnett 多重比較檢驗(yàn)；（C）、（E）、（G）和（I，右）采用 Kruskal–Wallis 檢驗(yàn)并進(jìn)行 Dunn 多重比較檢驗(yàn)。

考慮到心室電傳導(dǎo)受損是心律失常發(fā)生的重要電生理因素，研究者進(jìn)一步評估上述兩種化合物是否可調(diào)節(jié)離體大鼠 I/R 損傷后的傳導(dǎo)速度（conduction velocity，CV）。使用 Di-4-ANEPPS 進(jìn)行光學(xué)標(biāo)測后發(fā)現(xiàn)，與健康心肌相比，I/R 損傷心室心肌中的 CV 顯著下降（0.51±0.048 mm/ms vs. 0.98±0.095 mm/ms，P<0.0001）。伐尼克蘭和 dFBr 可部分逆轉(zhuǎn)這一傳導(dǎo)缺陷，將 CV 分別提高至 0.69±0.11 mm/ms（P=0.0095）和 0.77±0.055 mm/ms（P<0.0001）。這一功能性結(jié)果進(jìn)一步支持調(diào)節(jié) α4β2 nAChRs 具有抗心律失常作用。

為了進(jìn)一步評估 α4β2 nAChRs 作為治療靶點(diǎn)的功能相關(guān)性，研究者在 I/R 損傷心臟分離的大鼠心室心肌細(xì)胞中進(jìn)行膜片鉗記錄。I/R 損傷后，乙酰膽堿（acetylcholine，ACh）門控電流顯著下降（2.8±2.4 vs. 0.39±0.02 pA/pF，P=0.00012），提示受體功能明顯受損。重要的是，伐尼克蘭和 dFBr 均可部分恢復(fù)這些電流（伐尼克蘭：P=0.036；dFBr：P=0.0030），為 α4β2 nAChRs 穩(wěn)定損傷心肌電活動(dòng)的治療潛力提供了直接證據(jù)。

此外，研究者還觀察到，在 I/R 損傷大鼠心臟和人衰竭心臟中，α4β2 nAChRs 亞基表達(dá)均顯著下降。在 I/R 損傷大鼠心肌中，α4 亞基（由 Chrna4 編碼）和 β2 亞基（由 Chrnb2 編碼）蛋白水平顯著降低（α4：P=0.0049；β2：P=0.033）。免疫熒光成像進(jìn)一步支持這一結(jié)果，與假手術(shù)對照相比，α4β2 nAChRs 染色幾乎完全丟失。人衰竭心肌組織中也觀察到 α4 和 β2 亞基蛋白表達(dá)下降。這些結(jié)果提示，α4β2 nAChRs 的病理性重構(gòu)可能參與心律失常發(fā)生的分子基礎(chǔ)。

圖2：α4β2 nAChRs 調(diào)節(jié)可改善 I/R 損傷后的傳導(dǎo)并恢復(fù)受體功能。（A）等時(shí)圖顯示 I/R 誘導(dǎo)的 CV 損害可被 Var 或 dFBr 部分逆轉(zhuǎn)，每組 n=7–8。（B）全細(xì)胞記錄顯示，I/R 后乙酰膽堿（ACh）誘發(fā)電流顯著丟失，兩種藥物均可部分恢復(fù)該電流（每組來自 3–4 只大鼠的 n=9–10 個(gè)細(xì)胞）。（C 和 D）毛細(xì)管 Western blot（C）和免疫熒光（D）顯示，與假手術(shù)對照相比，缺血再灌注（I/R）損傷大鼠心臟中 CHRNA4 和 CHRNB2 表達(dá)降低。比例尺，50 μm。每組 n=4 個(gè)獨(dú)立生物學(xué)樣本。（E 和 F）毛細(xì)管 Western blot（E）和免疫熒光（F）顯示，人衰竭心室中 CHRNA4/CHRNB2 蛋白減少（每組 n=6）。比例尺，75 μm。數(shù)據(jù)以中位數(shù)（IQR）或均值（SD）表示。（A）采用 Brown–Forsythe 和 Welch 方差分析，并進(jìn)行 Dunnett’s T3 多重比較檢驗(yàn)；（B）采用 Kruskal–Wallis 檢驗(yàn)，并進(jìn)行 Dunn 多重比較檢驗(yàn)；（C）和（E，右）采用非配對雙側(cè) t 檢驗(yàn)；（E，左）采用 Mann–Whitney 檢驗(yàn)。

基于 AI 輔助設(shè)計(jì)開發(fā) α4β2 nAChRs 新型結(jié)構(gòu) PAM salvage-1

在發(fā)現(xiàn) α4β2 nAChR-PAM dFBr 具有強(qiáng)抗心律失常活性后，研究者采用人工智能（AI）輔助藥物發(fā)現(xiàn)流程，篩選結(jié)構(gòu)新穎、功能優(yōu)化的 PAM。以 dFBr 作為結(jié)構(gòu)模板，研究者采用兩階段設(shè)計(jì)策略：第一，使用 FragGPT 這一生成式深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行基于片段的分子生成，在保留模板關(guān)鍵藥效團(tuán)元素的同時(shí)構(gòu)建多樣化化學(xué)骨架，從而廣泛探索化學(xué)空間。對 AI 生成分子庫進(jìn)行分子對接和結(jié)構(gòu)評價(jià)后，識別出 salvage-2 至 salvage-4 作為初始先導(dǎo)化合物，這些化合物具有芳香核心和可形成氫鍵的側(cè)鏈，適合進(jìn)一步優(yōu)化。第二，對這些 AI 生成的先導(dǎo)物進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，包括骨架躍遷和片段替換等理性設(shè)計(jì)策略。研究者系統(tǒng)改變芳香核心，以尋找最佳分子框架，同時(shí)引入具有氫鍵作用特征的側(cè)鏈，以協(xié)同增強(qiáng)其對 α4β2 nAChRs 的結(jié)合親和力，從而優(yōu)先獲得治療潛力更高的化合物。

通過這一雙路徑設(shè)計(jì)策略，研究者開發(fā)出多個(gè)配體系列，并建立了高效的克級合成路線。目標(biāo)化合物可通過標(biāo)準(zhǔn)藥物化學(xué)方法獲得，包括取代反應(yīng)、Suzuki–Miyaura 交叉偶聯(lián)和酰胺化反應(yīng)等，總產(chǎn)率為 35%–80%。研究共合成 23 種結(jié)構(gòu)多樣的新型小分子，涵蓋吲哚、苯并呋喃、苯并噻唑和喹喔啉等化學(xué)類型。最終化合物集合包括初始先導(dǎo)化合物 salvage-2 至 salvage-4，以及經(jīng)理性優(yōu)化后的衍生物。所有化合物均通過適合并行合成的匯聚路線制備，經(jīng)快速柱色譜純化至純度 >98%，并通過 1H/13C-NMR 譜和高分辨質(zhì)譜進(jìn)行完整表征。該化學(xué)庫為后續(xù)藥效學(xué)、安全性和療效評估奠定了基礎(chǔ)。

Salvage-1 在嚙齒動(dòng)物 FVT 模型中表現(xiàn)出明顯抗心律失常療效

為篩選最具 FVT 治療潛力的 α4β2 nAChRs 靶向化合物，研究者首先在健康大鼠離體灌流心臟中篩選了 23 個(gè)候選物（salvage-1 至 salvage-23）。其中 salvage-22 在 10 μM 時(shí)誘導(dǎo)劑量依賴性心動(dòng)過緩，提示可能存在促心律失常潛力，因此被排除在后續(xù)分析之外。其余 22 個(gè)化合物在 0.1–10 μM 范圍內(nèi)表現(xiàn)出穩(wěn)定心電參數(shù)，對心率、PR 間期、QRS 時(shí)限和 QTc 間期均無顯著影響，因此被認(rèn)為適合進(jìn)一步療效測試。

隨后，研究者在大鼠離體 I/R 誘導(dǎo) FVT 模型中評估抗心律失常活性。結(jié)果顯示，salvage-1 作用最強(qiáng)，在 10 μM 時(shí)可將心律失常誘發(fā)率從 100%（載體組）降至 5%（P<0.0001），并將心律失常持續(xù)時(shí)間從中位數(shù) 10 min（IQR：6.3–11）降至中位數(shù) 0 min（IQR：0–0.04）（P<0.0001）。梗死心室切片的光學(xué)標(biāo)測也顯示，與載體組相比，salvage-1 可顯著改善梗死區(qū)域 CV。

體內(nèi)研究進(jìn)一步證實(shí)了 salvage-1 在大鼠 I/R 誘導(dǎo) FVT 模型中的強(qiáng)抗心律失常療效。在 1 mg/kg 劑量下，salvage-1 將 FVT 發(fā)生率從中位數(shù) 95%（IQR：90–100）降至 5%（IQR：0–10）（P<0.0001），并將心律失常持續(xù)時(shí)間從中位數(shù) 15 s（IQR：10–18）縮短至 0.08 s（IQR：0–0.54）（P<0.0001）。更重要的是，salvage-1 還可有效終止正在發(fā)生的心律失常：單次 200 μM salvage-1 推注可在 2 min 內(nèi)終止 77.8% 的 FVT 發(fā)作，提示其既適用于預(yù)防，也具有急性干預(yù)潛力。

為了評估 salvage-1 在不同模型中的穩(wěn)健性，研究者進(jìn)一步在壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)的心力衰竭大鼠模型中測試其效果。在該模型中，salvage-1 可在 2 min 內(nèi)成功終止 87.5% 的 FVT 發(fā)作，而載體對照組未觀察到心律失常終止。總體而言，salvage-1 具有雙重治療作用：既可預(yù)防 FVT 發(fā)生，也可促進(jìn)快速終止。其在 I/R 和心力衰竭模型中的一致療效和快速起效特征，提示其具有成為新一代抗心律失常治療藥物的潛力。

圖3：Salvage-1 在 I/R 和 HF 嚙齒動(dòng)物模型中表現(xiàn)出明顯抗心律失常療效。（A）左側(cè)：AI 輔助工作流程，整合先導(dǎo)化合物和基于靶點(diǎn)的分子生成模型，以 desformylflustrabromine（dFBr）結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)生成 23 種新型候選化合物。右側(cè)：在嚙齒動(dòng)物、豬和人模型中對化合物進(jìn)行功能評價(jià)。（B 和 C）10 μM salvage-1 的預(yù)防作用可在離體條件下消除可誘發(fā)的致死性室性快速性心律失常（FVT）（每組 n=5–10）。（D 和 E）1 mg/kg salvage-1 的預(yù)防作用可在體內(nèi)消除可誘發(fā)的 FVT（每組 n=7–8）。（F–I）治療性推注 salvage-1（200 μM）可在 I/R（每組 n=9，F(xiàn) 和 G）和 HF（每組 n=6–8，H 和 I）大鼠模型中快速終止已建立的 FVT。數(shù)據(jù)以中位數(shù)（IQR）表示。（C）和（E）采用 Kruskal–Wallis 檢驗(yàn)，并進(jìn)行 Dunn 多重比較檢驗(yàn)；（G，左）和（I，左）采用 Fisher 精確檢驗(yàn)；（G，右）和（I，右）采用 Mann–Whitney 檢驗(yàn)。

Salvage-1 可在豬和人心臟中快速終止 FVTs，且療效優(yōu)于利多卡因

為評估 salvage-1 在嚙齒動(dòng)物以外模型中的轉(zhuǎn)化潛力，研究者進(jìn)一步在大型動(dòng)物和人離體 FVT 模型中檢測其抗心律失常效果。在豬 I/R 損傷模型中，程序性電刺激可在所有受試心臟中穩(wěn)定誘導(dǎo)持續(xù)超過 10 min 的 FVT。Salvage-1 處理方案為 200 μM 推注后持續(xù)灌流 10 μM，結(jié)果顯示其可在所有樣本中恢復(fù)竇性心律（100% vs. 載體對照組 0%，P=0.0079），并將心律失常持續(xù)時(shí)間從 38±6.2 min 顯著縮短至 3.1±0.76 min（P=0.0060）。

為了進(jìn)一步評估 salvage-1 的臨床轉(zhuǎn)化意義，研究者將評估擴(kuò)展至終末期心力衰竭患者的離體心臟。這些樣本由于手術(shù)保存竇房結(jié)，需要進(jìn)行心房起搏。在這種更接近臨床情境的條件下，程序性心室刺激可在所有心臟中成功誘導(dǎo)持續(xù)性 FVT。值得注意的是，在這一人離體模型中，salvage-1（200 μM 推注后 10 μM 持續(xù)灌流）可在 4 min 內(nèi)終止 100% 的心律失常發(fā)作。

鑒于利多卡因仍是臨床處理 FVTs 的一線藥物之一，研究者進(jìn)一步在離體豬和人 FVT 模型中將 salvage-1 與利多卡因進(jìn)行直接比較。在豬 I/R 損傷模型中，salvage-1 可在 4 min 內(nèi)終止所有 FVT 發(fā)作，而利多卡因僅在 20% 病例中實(shí)現(xiàn)終止。并且，與利多卡因相比，salvage-1 顯著縮短心律失常持續(xù)時(shí)間（3.1±0.76 vs. 25±16 min，P=0.039）。在人離體心臟中，salvage-1 同樣可在 2 min 內(nèi)穩(wěn)定終止所有 FVT 發(fā)作，而利多卡因僅在 17% 樣本中成功。這些結(jié)果表明，salvage-1 具有更強(qiáng)的抗心律失常能力，并能快速恢復(fù)竇性節(jié)律。

除療效外，salvage-1 還保持了穩(wěn)定的電生理特征。在離體豬心臟中，與載體對照相比，salvage-1 給藥后未顯著改變基礎(chǔ)電生理參數(shù)，包括心率、PR 間期、QRS 時(shí)限和 QTc 間期（所有參數(shù) P>0.05）。多電極標(biāo)測顯示，salvage-1 可選擇性增強(qiáng)損傷心肌中的傳導(dǎo)。在豬 I/R 心臟中，salvage-1 將損傷心室區(qū)域 CV 從 0.44 mm/ms（95% CI：0.32–0.55）提高至 0.83 mm/ms（95% CI：0.72–0.94；P=0.018），而非損傷區(qū)域 CV 未發(fā)生變化。Salvage-1 還顯著降低傳導(dǎo)離散度，從 15%（95% CI：8.9–21）降至 2.9%（95% CI：0.94–4.8；P=0.0014）。相反，利多卡因會影響病變和健康心肌中的傳導(dǎo)。在人離體心臟中也觀察到類似結(jié)果：CV 從 0.41 mm/ms（95% CI：0.38–0.44）升至 0.68 mm/ms（95% CI：0.59–0.77；P=0.00072），電離散度從 16%（95% CI：10–21）降至 5.2%（95% CI：2.3–8；P=0.016）。

綜合來看，salvage-1 不僅可快速、強(qiáng)效終止心律失常，還能在不干擾生理電穩(wěn)定性的前提下選擇性恢復(fù)病變心肌傳導(dǎo)，提示其在處理危及生命的室性心律失常方面可能具有較好的治療窗。

圖4：Salvage-1 在豬和人 FVT 模型中顯示出優(yōu)于利多卡因的療效。（A）上方：豬缺血再灌注（I/R）心臟實(shí)驗(yàn)時(shí)間線；心電圖（ECG）圖示顯示模型可靠性。中部和下方：salvage-1 在豬心臟中恢復(fù)竇性心律的效果優(yōu)于利多卡因，表現(xiàn)為更高成功率和更快終止時(shí)間（每組 n=5）。（B）上方：使用受體心臟進(jìn)行離體工作心臟灌流的流程。中部和下方：在人受體心臟中，salvage-1 可有效恢復(fù)心房起搏節(jié)律并抑制 FVT，療效優(yōu)于利多卡因（每組 n=6）。（C 和 D）多電極陣列圖顯示，與利多卡因相比，salvage-1 在豬心臟和受體心臟中具有更強(qiáng)的提高傳導(dǎo)速度和降低電異質(zhì)性的能力（豬，每組 n=5；受體，每組 n=6）。數(shù)據(jù)以中位數(shù)（IQR）或均值（SD）表示。（A，右）、（C，左）和（D，右）采用 Kruskal–Wallis 檢驗(yàn)，并進(jìn)行 Dunn 多重比較檢驗(yàn)；（D，左）采用 Brown–Forsythe 和 Welch 方差分析，并進(jìn)行 Dunnett’s T3 多重比較檢驗(yàn)；（B，右）和（C，右）采用單因素方差分析，并進(jìn)行 Dunnett 多重比較檢驗(yàn)；（A，左）和（B，左）采用 Fisher 精確檢驗(yàn)。

Salvage-1 通過增強(qiáng) α4β2 nAChRs 功能抑制折返

FVTs，如 VT 和 VF，主要由折返機(jī)制維持，而折返與受損心肌組織中電傳導(dǎo)障礙密切相關(guān)。作者此前研究顯示，乙酰膽堿可激活心室心肌細(xì)胞上的 nAChRs，產(chǎn)生調(diào)節(jié)細(xì)胞興奮性和傳導(dǎo)的電流。因此，研究者提出假設(shè)：salvage-1 通過增強(qiáng) ACh 門控電流，提高興奮性和傳導(dǎo)能力，從而破壞自我維持的心律失常環(huán)路，抑制折返性心律失常。

為驗(yàn)證這一點(diǎn)，研究者在 I/R 損傷大鼠心室中采用高分辨率光學(xué)標(biāo)測。結(jié)果顯示，salvage-1 明顯抑制折返活動(dòng)，表現(xiàn)為相位奇點(diǎn)和主頻顯著減少，而這兩項(xiàng)是反映折返的重要電生理指標(biāo)。隨后，研究者評估梗死邊緣區(qū) CV。結(jié)果顯示，salvage-1 將 CV 從 0.18±0.098 mm/ms 提高至 0.54±0.16 mm/ms（P<0.0001），這一增強(qiáng)可能有助于破壞折返。

在細(xì)胞水平上，salvage-1 顯著降低動(dòng)作電位啟動(dòng)閾值，提示其可改善受損心肌的興奮性。全細(xì)胞膜片鉗記錄顯示，10 μM salvage-1 可使 ACh 門控電流相較載體處理細(xì)胞增強(qiáng)約 2 倍，這與其作為 α4β2 nAChRs PAM 的作用一致。總體而言，這些結(jié)果表明，salvage-1 可選擇性增強(qiáng) α4β2 nAChRs 功能，提高 ACh 門控電流，改善興奮性和傳導(dǎo)，最終抑制折返性心律失常。這種受體靶向機(jī)制為病變心室中的節(jié)律控制提供了一種新的電生理策略。

圖5：Salvage-1 通過 α4β2 nAChR 介導(dǎo)的心肌興奮性和傳導(dǎo)性增強(qiáng)抑制折返。（A）光學(xué)標(biāo)測顯示，與載體相比，salvage-1 可通過消除螺旋波折返（A，左）、降低主頻（dominant frequency，DF）（A，中）和改善傳導(dǎo)速度（A，右）來穩(wěn)定缺血再灌注（I/R）大鼠心臟的電活動(dòng)。每組 n=9–10。（B 和 C）膜片鉗記錄顯示，salvage-1 可降低動(dòng)作電位閾值（B）并增加乙酰膽堿（ACh）門控電流（C）（每組來自 3 只大鼠的 n=8–9 個(gè)細(xì)胞）。數(shù)據(jù)以中位數(shù)（IQR）或均值（SD）表示。（A，左）采用 Mann–Whitney 檢驗(yàn)；（A，中）采用帶 Welch 校正的非配對雙側(cè) t 檢驗(yàn)；（A，右）和（B）采用非配對雙側(cè) t 檢驗(yàn)。

Salvage-1 穩(wěn)定 α4β2 nAChR 開放通道狀態(tài)，并特異性依賴 α4 亞基 Phe312 和 Phe316

為闡明 salvage-1 抗心律失常作用背后的分子機(jī)制，研究者首先進(jìn)行熱轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)（thermal shift assays，TSA）。結(jié)果顯示，10 μM salvage-1 處理可使溫度依賴性變性曲線右移，并顯著增加曲線下面積（載體組 4.16±0.16 vs. salvage-1 組 5.36±0.32，P=0.0017）。這些結(jié)果表明，salvage-1 可選擇性穩(wěn)定 α4 亞基（CHRNA4），而對 β2 亞基（CHRNB2）影響較小。值得注意的是，在具有治療相關(guān)性的濃度（10 μM）下，salvage-1 對關(guān)鍵心臟離子通道 Cav1.2 和 Nav1.5 僅表現(xiàn)出弱抑制作用，并且對多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)體親和力較低，支持其具有較高靶點(diǎn)特異性。

為驗(yàn)證含 α4 亞基 nAChRs 在體內(nèi)的相關(guān)性，研究者構(gòu)建了心肌細(xì)胞特異性 Chrna4 敲除（Chrna4-CKO）小鼠。光學(xué)標(biāo)測和 ECG 記錄顯示，在 Chrna4-CKO 小鼠中，salvage-1 無法對 FVT 發(fā)生率、FVT 持續(xù)時(shí)間、相位奇點(diǎn)、主頻或 CV 產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著影響，進(jìn)一步證實(shí) α4β2 nAChRs 對 salvage-1 的抗心律失常作用至關(guān)重要。

結(jié)構(gòu)分析方面，化學(xué)交聯(lián)質(zhì)譜顯示，在沒有 salvage-1 的情況下，α4β2 nAChRs 存在多個(gè)交聯(lián)產(chǎn)物，其中大多數(shù)超過交聯(lián)劑 DCD 的距離限制（31.86 ?），因此被歸類為超長交聯(lián)。Salvage-1 結(jié)合后，總交聯(lián)和超長交聯(lián)明顯減少，提示 salvage-1 可增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并將受體鎖定在明確構(gòu)象中。單通道記錄進(jìn)一步證實(shí)，salvage-1 顯著提高開放通道概率，但不影響單位電導(dǎo)。

圖6：Salvage-1 作為變構(gòu)穩(wěn)定劑，可在構(gòu)象層面鎖定 α4β2 nAChR。（A）熱轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)（TSA）顯示 salvage-1 可選擇性穩(wěn)定 CHRNA4。n=4 次獨(dú)立實(shí)驗(yàn)。（B）在有或無 salvage-1 條件下，對 α4β2 nAChRs 進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)質(zhì)譜（CL-MS）分析。插圖顯示超長交聯(lián)產(chǎn)物的細(xì)節(jié)。（C）單通道分析證實(shí)，salvage-1 在不改變單位電導(dǎo)的情況下增加開放概率。數(shù)據(jù)以均值（SD）表示。（C，左）采用帶 Welch 校正的非配對雙側(cè) t 檢驗(yàn)；（A）采用雙因素方差分析。

為了確定 salvage-1 結(jié)合的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，研究者基于 α4β2 nAChRs 冷凍電鏡結(jié)構(gòu)（PDB：8ST0）進(jìn)行分子對接，在 α4 亞基上識別出 5 個(gè)候選結(jié)合位點(diǎn)。隨后，研究者采用丙氨酸掃描突變，發(fā)現(xiàn) Phe312 和 Phe316 突變（Mut.5）顯著削弱 salvage-1 結(jié)合。與此一致，F(xiàn)312A 和 F316A 可消除 salvage-1 對 ACh 門控電流的增強(qiáng)作用，說明這兩個(gè)氨基酸殘基對 salvage-1 活性至關(guān)重要。

進(jìn)一步的分子動(dòng)力學(xué)模擬覆蓋 4 種受體狀態(tài)：apo 狀態(tài)、salvage-1 結(jié)合狀態(tài)、ACh 結(jié)合狀態(tài)，以及 ACh 與 salvage-1 共同結(jié)合狀態(tài)。結(jié)果顯示，ACh 與 salvage-1 共同結(jié)合狀態(tài)具有最高開放概率，約為 35%；而 apo 狀態(tài)開放概率最低，約為 7%。ACh 與 salvage-1 共同結(jié)合狀態(tài)還表現(xiàn)出更寬的孔道尺寸、72–176 區(qū)域與 248–289 區(qū)域之間相關(guān)運(yùn)動(dòng)降低，以及 72–176 殘基柔性降低。這些結(jié)果共同提示，salvage-1 結(jié)合可穩(wěn)定受體并促進(jìn)孔道開放。

圖7：Salvage-1 增強(qiáng) α4β2 nAChR 功能的分子機(jī)制。（A）分子對接分析預(yù)測 salvage-1 與 α4 亞基之間存在 5 組可能結(jié)合位點(diǎn)。（B）在表達(dá)完整 CHRNA4 野生型和突變體 1–5 的 HEK293T 細(xì)胞中記錄乙酰膽堿（ACh）門控電流的典型軌跡（Mut.1：K50A/W51A/W119A/R120A；Mut.2：W88A/D202A；Mut.3：F170A/I251A/W622A；Mut.4：E270A/E589A/M596A；Mut.5：F312A/F316A）。在 Mut.5：F312A/F316A 中，salvage-1 的增強(qiáng)作用消失（每組 n=8–11）。（C–F）分子動(dòng)力學(xué)模擬：ACh+salvage-1 產(chǎn)生最大最小孔道半徑和最高開放概率（C–D）。動(dòng)態(tài)交叉相關(guān)矩陣和均方根漲落分析顯示，α4 殘基 72–176 和 248–289 區(qū)域的反相關(guān)運(yùn)動(dòng)減弱，柔性降低（E–F）。數(shù)據(jù)以均值（SD）表示。（B）采用單因素方差分析并進(jìn)行 Dunnett 多重比較檢驗(yàn)。

綜合機(jī)制總結(jié)

整體來看，本研究提出了一種區(qū)別于傳統(tǒng)離子通道阻滯的抗心律失常新思路。Salvage-1 并不是通過廣泛抑制 Na?、K? 或 Ca2? 通道來發(fā)揮作用，而是通過正變構(gòu)調(diào)節(jié) α4β2 nAChRs，增強(qiáng)受損心肌中 ACh 門控電流，降低動(dòng)作電位啟動(dòng)閾值，改善梗死邊緣區(qū)或損傷區(qū)域的傳導(dǎo)速度，并降低電傳導(dǎo)離散度。由于折返性心律失常依賴局部傳導(dǎo)減慢、單向阻滯和電異質(zhì)性，salvage-1 對病變心肌傳導(dǎo)的選擇性恢復(fù)，可破壞折返維持條件，從而終止 FVT。

更重要的是，salvage-1 對健康心肌基礎(chǔ)電生理影響較小，不顯著改變心率、PR 間期、QRS 時(shí)限和 QTc 間期，也未對非損傷心肌產(chǎn)生明顯傳導(dǎo)干擾。這種“病變組織選擇性恢復(fù)傳導(dǎo)，而非全局性抑制電活動(dòng)”的特點(diǎn)，使其與傳統(tǒng)離子通道阻滯劑形成明顯區(qū)別。

【Citation】:Xie, D., Min, W., Wang, G., Zou, Q., Zheng, Q., Chen, Z., Shao, B., Yang, P., Sun, H., Xiong, K., Gu, H., Shi, J., Xu, X., Xu, H., Yuan, Y., Zhao, X., Tao, X., Wang, Y., Liu, Y., Dong, N., Hao, H., & Chen, Y.-H. Cardiac α4β2 nicotinic receptors as a therapeutic target for fatal ventricular arrhythmias.European Heart Journal, ehag293 (2026).

【貢獻(xiàn)】★★★★★

本研究確立心臟 α4β2 nAChRs 是 FVTs 的新型治療靶點(diǎn)。基于這一受體的結(jié)構(gòu)靶向策略，研究者開發(fā)出首創(chuàng)型正變構(gòu)調(diào)節(jié)劑 salvage-1。該化合物可結(jié)合 Phe312 和 Phe316，并將受體鎖定于開放通道狀態(tài)。

這一分子作用進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為組織特異性的治療效果：salvage-1 可在損傷心肌中選擇性增強(qiáng)乙酰膽堿門控電流，抑制折返并終止 FVT，同時(shí)保留健康組織的電生理穩(wěn)定性。相較于傳統(tǒng)離子通道阻滯劑，這種靶向療效和安全性具有明顯差異。

總體而言，本研究推動(dòng) α4β2 nAChRs 增強(qiáng)作用成為一種新的抗心律失常策略，并將 salvage-1 定位為一種機(jī)制上不同于傳統(tǒng)藥物的治療候選物，為解決危及生命心律失常管理中長期存在的治療空白提供了新的方向。

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