王衛(wèi)衛(wèi)(綜述)，胡福莉(審校)

(1.河北醫(yī)科大學(xué)研究生學(xué)院，石家莊 050017； 2.河北省人民醫(yī)院心血管內(nèi)四科，石家莊 050051)

心房顫動(dòng)(房顫)是臨床上最常見的快速性心律失常之一，預(yù)計(jì)至2050年，房顫患者至少增加1倍[1]。房顫的發(fā)生機(jī)制至今尚未完全闡明。Severino等[2]研究表明，縫隙連接與房顫的發(fā)生與維持密切相關(guān)，縫隙連接是心肌細(xì)胞膜上特化的膜結(jié)構(gòu)，由縫隙連接蛋白(connexin，Cx)構(gòu)成。Cx40主要分布于心房肌細(xì)胞，近年來發(fā)現(xiàn)Cx40結(jié)構(gòu)和功能變化與房顫的發(fā)生、維持存在密切聯(lián)系。該文就Cx40與房顫的關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 Cx概述

縫隙連接是相鄰細(xì)胞間進(jìn)行直接通訊的唯一通道，容許相對分子質(zhì)量<1.5×103的無機(jī)離子、代謝產(chǎn)物(氨基酸、葡萄糖等)、第二信使(cAMP、Ca2+、IP3)等通過；縫隙連接由Cx構(gòu)成，6個(gè)放射狀排列的Cx分子構(gòu)成半個(gè)縫隙連接通道，稱為連接子，2個(gè)連接子相互錨定，形成1個(gè)內(nèi)徑為2～3 nm的六菱形的水相孔道，即縫隙連接[3]。目前已發(fā)現(xiàn)20多種Cx，依相對分子質(zhì)量大小分別命名為Cx26～Cx56；在哺乳動(dòng)物心臟中大約有8種Cx表達(dá)：Cx31.9、Cx37、Cx40、Cx43、Cx45、Cx46、Cx50、Cx57[4]。Cx40主要存在于心房、房室結(jié)、希氏束和心室傳導(dǎo)系統(tǒng)中；Cx43在心房、心室及傳導(dǎo)系統(tǒng)遠(yuǎn)端表達(dá)豐富；Cx45存在于竇房結(jié)、房室結(jié)、希氏束和左右束支，心房和心室中Cx45水平較低，在心房水平略高于心室[5]。Cx在心房組織呈高度異質(zhì)性，即有的區(qū)域含量豐富，有的區(qū)域含量較少；且Cx40在左右心房不均一分布，右心房是左心房的2～3倍；而Cx43在兩心房的分布水平相當(dāng)，且表達(dá)水平與Cx40在右心房的水平相似；Cx45僅能檢測到較低水平的含量[6]。Cx40是心房選擇性蛋白，其變化與房性心律失常特別是房顫關(guān)系密切。

2 Cx40基因異常與房顫

Cx40基因異常會(huì)導(dǎo)致Cx40蛋白表達(dá)異常，致心房沖動(dòng)傳導(dǎo)異常，增加心律失常的易患性，使房顫發(fā)生率增加。正常情況下，心房肌傳導(dǎo)存在異質(zhì)性。Sun等[7]研究發(fā)現(xiàn)，Cx40基因改變會(huì)影響沖動(dòng)在心房肌的傳導(dǎo)。Leaf等[8]對小鼠心耳進(jìn)行起搏，發(fā)現(xiàn)正常小鼠左心房的傳導(dǎo)速度顯著快于右心房，而Cx40基因剔除小鼠心房沖動(dòng)傳導(dǎo)異質(zhì)性消失，且傳導(dǎo)速度減慢，心律失常發(fā)生率增加。Lübkemeier等[9]建立Cx40轉(zhuǎn)基因小鼠房顫模型，發(fā)現(xiàn)心房激動(dòng)傳導(dǎo)速度顯著減慢，房顫持續(xù)時(shí)間延長；對培養(yǎng)的心房肌細(xì)胞縫隙連接通道的啟閉研究，進(jìn)一步證實(shí)與正常心肌細(xì)胞縫隙連接相比，培養(yǎng)的心肌細(xì)胞縫隙連接通道電導(dǎo)顯著降低，電壓敏感度增強(qiáng)，心房肌細(xì)胞不規(guī)則自發(fā)電活動(dòng)增加。

3 Cx40重構(gòu)與房顫

在各種病理狀態(tài)下，縫隙連接重構(gòu)是指縫隙連接及組成縫隙連接的Cx的變化，包括Cx表達(dá)量的改變、重新分布及異常組合、通道功能的紊亂等，均可使縫隙連接通訊功能下降，使心房傳導(dǎo)速度減慢，易于形成微折返，而引起房顫的發(fā)生[10]。

3.1Cx40分布的變化 正常心房Cx40在心房肌兩端的密度比兩側(cè)高約10倍，心房肌細(xì)胞沿長軸方向的傳導(dǎo)速度較橫向傳導(dǎo)快10～20倍。當(dāng)Cx40在心房肌分布比例發(fā)生改變時(shí)，心房肌正常激動(dòng)傳導(dǎo)方式會(huì)發(fā)生改變，從而影響傳導(dǎo)速度，房顫易患性增加。Dhein等[11]研究發(fā)現(xiàn)，房顫患者Cx40表達(dá)量明顯增高，其在心房肌兩側(cè)的分布增多，橫向傳導(dǎo)速度增快。在快速起搏誘導(dǎo)的山羊房顫模型中，Cx40在左右心房的分布呈高度空間異質(zhì)性[12]。Ryu等[13]在犬無菌性心包炎致房顫模型中研究發(fā)現(xiàn)，整個(gè)心肌層Cx從內(nèi)向外的表達(dá)呈現(xiàn)一個(gè)梯度，Cx40表達(dá)在心外膜缺乏，在心肌中層減少，在心內(nèi)膜正常；無菌性心包炎組Cx40的跨壁分布異常與顯著異常的心房傳導(dǎo)有關(guān)，是房顫觸發(fā)和維持的重要因素。

3.2Cx40量的改變 Cx40表達(dá)量減少時(shí)，細(xì)胞間電偶聯(lián)發(fā)生障礙，使心房的縱向傳導(dǎo)速度減慢，而橫向傳導(dǎo)速度相對增加，復(fù)極離散度增加，多個(gè)子波沿異常的傳導(dǎo)徑路擴(kuò)布，有利于微折返的形成，導(dǎo)致房顫的發(fā)生和持續(xù)[14]。Hsieh等[15]快速起搏犬心室2周誘發(fā)充血性心力衰竭房顫模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，房顫組Cx40表達(dá)量減少，說明Cx40重構(gòu)可能是心力衰竭房顫維持的重要因素。Dhein 等[11]對160例冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病和瓣膜病患者的左心房組織進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，與竇性心律組比較，房顫組Cx40水平顯著增加。van der Velden等[12]為山羊植入心臟起搏器，通過快速起搏制作房顫模型，觀察了Cx40表達(dá)量與房顫發(fā)生與維持時(shí)間的相關(guān)性；該研究發(fā)現(xiàn)，房顫2周時(shí)，測定Cx40信使RNA表達(dá)水平較1周和8周時(shí)輕度升高，而房顫16周時(shí)，心房組織中Cx40水平減少或缺如。Hsieh等[15]認(rèn)為，房顫2周時(shí)Cx40短時(shí)間升高可能由于心房電活動(dòng)不穩(wěn)定、心肌細(xì)胞受到刺激后發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)所致，隨后的減少可能是失代償后Cx40的耗竭所致。這些研究結(jié)果提示，基礎(chǔ)疾病類型、房顫持續(xù)時(shí)間等因素都會(huì)引起心房Cx40表達(dá)量的變化，而Cx40表達(dá)變化可能在房顫等心律失常的發(fā)生中發(fā)揮重要作用[16]。

3.3Cx 40磷酸化改變 心肌Cx為磷酸蛋白，且通過蛋白激酶C和絲裂原活化蛋白激酶途徑調(diào)節(jié)[17]。磷酸化影響Cx生命周期的多個(gè)方面，包括蛋白合成后被運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞膜，形成半通道，組裝成縫隙連接通道，通道傳導(dǎo)和降解過程等[18]。不同環(huán)節(jié)導(dǎo)致Cx中的氨基酸殘基磷酸化，影響細(xì)胞間電偶聯(lián)狀態(tài)，使傳導(dǎo)異常，增加房顫的易患性。Nao等[19]對風(fēng)濕性瓣膜病擬行瓣膜置換術(shù)的患者右心耳組織進(jìn)行研究，測定Cx40表達(dá)量，發(fā)現(xiàn)與無房顫組相比，房顫組Cx40表達(dá)量明顯減少，但Cx40絲氨酸磷酸基的表達(dá)增加，認(rèn)為Cx40磷酸化可能是一種代償，通過代償性磷酸基增加來調(diào)節(jié)縫隙連接功能。van der Velden等[12]在快速起搏的山羊房顫模型上發(fā)現(xiàn)，Cx由磷酸化狀態(tài)轉(zhuǎn)為非磷酸化狀態(tài)，而非磷酸化狀態(tài)可使Cx解聚和細(xì)胞脫偶聯(lián),使心房沖動(dòng)傳導(dǎo)發(fā)生異常，易于房顫的發(fā)生。

4 Cx變化參與房顫發(fā)生和維持的可能機(jī)制

Cx變化不僅影響心房傳導(dǎo)速度，在心肌炎癥、纖維化等過程中也可能發(fā)揮著作用。心肌炎癥、纖維化等是房顫的病理生理基礎(chǔ)，Cx重構(gòu)可能是炎癥、纖維化的環(huán)節(jié)之一，Cx變化如何影響炎癥、纖維化的進(jìn)程，目前報(bào)道較少，機(jī)制尚未完全闡明。

4.1纖維化機(jī)制 多項(xiàng)關(guān)于房顫的實(shí)驗(yàn)及臨床研究證實(shí)，在心房纖維化過程中，Cx發(fā)生了重構(gòu)，參與了房顫發(fā)生、發(fā)展的過程；但Cx重構(gòu)在心房纖維化過程中的具體作用尚不清楚[20-22]。最近一項(xiàng)對老齡和主動(dòng)脈縮窄致纖維化小鼠的研究顯示，降低心室肌Cx43基因表達(dá)，使成纖維細(xì)胞的活化增強(qiáng)，心肌纖維化增加，提示恢復(fù)Cx43功能可能有益地影響了心肌結(jié)構(gòu)重構(gòu)[23]。

4.2炎癥機(jī)制 近年來研究發(fā)現(xiàn)，炎癥與房顫之間存在密切關(guān)系，房顫患者心房組織中存在著基礎(chǔ)的炎癥狀態(tài)，炎性細(xì)胞浸潤增多；炎癥狀態(tài)下Cx表達(dá)下調(diào)，心房結(jié)構(gòu)和電傳導(dǎo)發(fā)生改變[24]。Kwak等[25]對易患動(dòng)脈粥樣硬化小鼠進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，Cx43表達(dá)下調(diào)能降低病變組織中炎性細(xì)胞的水平，提示Cx43在炎癥發(fā)展過程中具有一定的作用。

5 以Cx為靶向的新型抗心律失常藥物

抗心律失常肽類是從牛心房分離、純化出的一種肽類物質(zhì)，因其最初發(fā)現(xiàn)時(shí)具有強(qiáng)大的抗心律失常作用而得名。目前一些抗心律失常肽類的類似物及衍生物已被人工合成，主要有AAP10、zp123、GAP-134等；來自實(shí)驗(yàn)研究和臨床研究的數(shù)據(jù)證實(shí)，此類藥物通過影響縫隙連接通道啟閉、分布和表達(dá)而增加心肌縫隙連接通訊，具有較好的抗心律失常效果；AAP10是一種縫隙連接增強(qiáng)劑，給小鼠靜脈注射AAP，可顯著減少房顫的發(fā)生[26-27]。Easton等[28]進(jìn)一步探討AAP10調(diào)節(jié)縫隙連接的作用機(jī)制發(fā)現(xiàn)，在心肌細(xì)胞培養(yǎng)基中加入AAP10，通過激活蛋白激酶C進(jìn)而磷酸化Cx40來增強(qiáng)縫隙連接通道的偶聯(lián)，促進(jìn)心肌傳導(dǎo)恢復(fù)。不僅如此，也有研究表明，AAP10能上調(diào)Cx的表達(dá)，但AAP10不影響心肌細(xì)胞動(dòng)作電位及其他生理學(xué)參數(shù)；zp123的作用與AAP類似，通過直接作用于Cx，增強(qiáng)縫隙連接的傳導(dǎo)，改善細(xì)胞之間的偶聯(lián)，可減少心律失常的易患性，但穩(wěn)定性更好，在血漿中的水平更高[29]。Shiroshita-Takeshita等[30]研究在快速起搏心房、慢性心力衰竭及心房缺血不同病因致房顫的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物應(yīng)用zp123處理后，傳導(dǎo)速度增加，心律失常不易誘發(fā)；除此之外，研究者還發(fā)現(xiàn)zp123還能在低鉀-缺血條件下，阻止動(dòng)作電位時(shí)程的增加，從而減少心律失常的發(fā)生。GAP-134為首個(gè)發(fā)現(xiàn)的可口服的藥物，Butera等[31]在犬無菌性心包炎致房顫模型中研究發(fā)現(xiàn)，服用GAP-134后心房肌傳導(dǎo)速度顯著加快，房顫和心房撲動(dòng)的誘發(fā)率顯著下降。

6 結(jié) 語

Cx40基因的異?？赡軙?huì)導(dǎo)致心房肌細(xì)胞電偶聯(lián)改變，而Cx40量的改變、分布的變化、磷酸化狀態(tài)的變化可引起縫隙連接重構(gòu)，影響了心房肌傳導(dǎo)速度，并可能與心肌細(xì)胞炎性反應(yīng)、纖維化等病理改變有關(guān)，在房顫等心律失常的發(fā)生中具有一定作用。目前動(dòng)物試驗(yàn)研究顯示，以Cx40為靶點(diǎn)的新一代抗心律失常藥物具有良好的抗心律失常作用，為心律失常的治療帶來了新的希望。因此，進(jìn)一步深入探討Cx40變化在房顫發(fā)生中的作用，將為房顫的預(yù)防和臨床治療提供更多選擇。

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