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病毒性心肌炎(viral myocarditis,VMC)是心肌局限性或弥漫性的炎性病变,可呈急性或慢性病程。绝大多数患者预后良好:约10-15%的患者由于急性期后炎症持续、病情反复,进展为扩张型心肌病(Dilated cardiomyopathy,DCM)。在原发性扩张型心肌病中高达60%的患者能检测到病毒感染,表明病毒直接感染是心肌炎重要的触发因素之一。已知超过20种病毒可引起病毒性心肌炎,包括柯萨奇病毒,腺病毒,流感病毒,艾滋病毒等,最常见的是嗜心性柯萨奇B3病毒(coxsackievirus group B type 3,CVB3)。因此探寻抑制CVB3的靶点,探寻病毒性心肌炎可能的干预途径,对病毒性心脏病的治疗具有重要的临床意义。自噬在心脏疾病中的作用:首先发现在正常生理下自噬对于维持心肌细胞的功能和活力至关重要;其次发现本底水平的自噬可以防止心肌肥大,当在小鼠心脏中阻断自噬导致了小鼠的心肌肥大;在链脲佐霉素(STZ)诱导的一型糖尿病小鼠中,抑制自噬将加剧心肌损伤。综上可知自噬对于维持心脏正常生理和改善心脏病理具有重要作用。越来越多的研究表明,在体外实验中细胞自噬过程促进CVB3病毒的复制,而在体内实验中也有研究表明胰腺腺泡细胞中自噬的减少能很好的改善胰腺炎。CVB3作为一个嗜心性病毒,其导致的危害最大的疾病是病毒性心肌炎,然而关于自噬在心肌炎的体内研究却未见报道。Calpain作为一个钙离子依赖激活的半胱氨酸蛋白酶,在其蛋白活性被激活后水解多种底物并发挥重要的生理功能。其中calpain1和2在心脏中的功能被广泛研究,并参与多种心血管疾病,在VMC心脏的心肌细胞中我们已经证明钙离子通道蛋白下调导致胞内钙离子负载,从而激活胞内calpain蛋白酶活性,在体外CVB3感染的细胞中calpain被激活,提示calpain在VMC病理中发挥重要作用。因此我们首先在体外抑制了calpain的蛋白活性,结果表明CVB3的复制明显受到了抑制。进一步实验结果表明,抑制calpain活性明显阻断自噬过程从而抑制了病毒复制。Calpain4作为calpain1与calpain2蛋白的小亚基,可以稳定蛋白结构和调节大亚基活性,当capn4敲除很大程度上抑制了calpain1和calpain2大亚基的活性。因此心肌特异性敲除capn4的小鼠通常作为calpain功能缺陷的小鼠。我们应用心肌细胞特异性敲除capn4的小鼠做VMC模型,探讨calpain1和2的活性对CVB3诱导的病毒性心肌炎的影响。与细胞结果不同,在小鼠体内我们的结果表明,capn4 KO组小鼠发病更严重,且心脏中病毒载量更高。ATG7心肌细胞特异性敲除的小鼠可以阻断心肌细胞上的自噬,以此小鼠及其同窝对照小鼠感染病毒,结果同capn4敲除小鼠一致:KO组小鼠明显心肌炎病情明显加重。因此我们确信在病毒性心肌炎小鼠体内抑制心肌细胞calpain的活性从而抑制自噬途径可以加重了病毒性心肌炎。本研究结果表明在细胞水平抑制calpain蛋白酶活性可以减少CVB3病毒复制,但是在体内抑制calpain活性却促进病毒性心肌炎病情的发展,也预示了calpain蛋白酶作为治疗病毒性心肌炎的靶点并不可行。