黃世亮，郭瑞威，匡陳偉，奚銀艷，秦立香，喬　丹

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鈉鈣交換體1在高血壓發(fā)病學中的研究進展

黃世亮，郭瑞威，匡陳偉，奚銀艷，秦立香，喬丹

[關鍵詞]鈉鈣交換體1；高血壓；鈣通道；鈉通道

作者單位：650032昆明，成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院、昆明醫(yī)科大學成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院臨床學院

鈉鈣交換體（sodium-ca1cium exchanger，NCX）是一種存在于細胞膜上的Na＋-Ca2＋轉運蛋白，為非耗能的低親和力高容量雙向轉運系統(tǒng)，對維持細胞內Ca2＋濃度的穩(wěn)態(tài)十分重要。對NCX的早期研究主要集中于心肌細胞，揭示NCX是導致缺血再灌注損傷的主要效應分子[1]。心肌缺血再灌注時，繼發(fā)于細胞內酸中毒的胞漿Na＋升高，激活NCX反向轉運使Ca2＋內流增加，導致細胞鈣超載，進而引起缺血再灌注造成細胞結構損傷。近年來發(fā)現(xiàn)在血管平滑肌細胞上也表達NCX的一個亞型，即NCX1，系列研究顯示，NCX1通過對Ca2＋轉運的調控影響血管平滑肌的舒縮功能，因此，本文就NCX1在高血壓發(fā)病學中的作用進行綜述。

1　NCX1分子結構和工作模式

1966年由Mordecai P. B1austein和Rick在烏賊的軸突上首先發(fā)現(xiàn)NCX1。1990年Nico11等成功克隆出NCX1，其基因定位于人類染色體2P212 P23。NCX1由938個氨基酸組成，有11個疏水片段形成跨膜α螺旋，其中在H5和H6之間形成一個由520個氨基酸構成的巨大的胞漿內結構域[2]。NCX廣泛分布于不同種屬和組織中，哺乳動物的NCX有3個亞型，分別是NCX1、NCX2和NCX3，3個亞型的NCX基因是相同的，它們70%的氨基酸序列相同。目前研究認為，人體內NCX1表達最為廣泛，NCX1被分成3個區(qū)域，第1個是N末端區(qū)域，包括跨膜片斷1～5，第2個區(qū)域是大的胞質循環(huán)，包括跨膜片斷5～6，第3個區(qū)域是存在于羧基末端剩余的4個跨膜片斷[3]。

NCX1是繼發(fā)性轉運體，它通過Na＋梯度逆Ca2＋濃度梯度轉運Ca2＋。它有兩種工作模式：一是前向轉運模式，在每一個循環(huán)周期中，將1個Ca2＋移出細胞，同時將3個Na＋轉入細胞。二是反向轉運模式，將Ca2＋轉入細胞內，同時將Na＋轉出細胞外[4]。NCX1的工作模式由兩邊的膜電位和鈉鈣離子的跨膜濃度梯度決定，尤其受到細胞亞結構局部鈉離子濃度決定。雖然NCX1中離子轉運的位置尚未完全明確，但有證據(jù)表明，兩個高度保守的包含有跨膜片段的序列與離子轉運高度相關，因為發(fā)生在這兩個序列的突變對轉動起到了影響作用。此外，一些相關研究確定了這兩個序列對離子轉動的協(xié)同作用。

2　NCX1與血管平滑肌細胞

在血管平滑肌細胞上主要表達NCX1亞型，NCX1.3 和NCX1.7是血管平滑肌細胞上主要的剪接變異體，NCX2和NCX3主要在大腦和骨骼肌有較高的表達。Liu 等[5]研究表明，在原代培養(yǎng)大鼠主動脈血管平滑肌細胞上，只檢測到了NCX1亞型的表達，用腦組織作為對照，沒有發(fā)現(xiàn)NCX2和NCX3的表達。Zhao等[6]研究也揭示，NCX1表達于血管平滑肌細胞上，調節(jié)細胞內鈣的穩(wěn)態(tài)。然而也有研究指出，NCX2和NCX3在血管平滑肌細胞上也有少量表達，但因表達量太少幾乎檢測不出，故也缺乏對其功能學的研究。K＋依賴型NCX（NCKX）是NCX的另一種結構，主要分布于細胞的線粒體上，功能是調控細胞內鈣的分布。Pu1cine11i在血管平滑肌細胞中也發(fā)現(xiàn)了NCKX的表達，指出NCKX構建了Ca2＋細胞內外轉移核細胞內亞結構間轉移的信息橋梁。NCX1對血管平滑肌細胞生物學功能的影響，主要是通過對細胞內Ca2＋濃度的調控來實現(xiàn)的。有報道NCX1通過對Ca2＋濃度的調控，影響絲裂原蛋白激酶的活性，進而誘導血管平滑肌細胞的增殖[7]。近年來關于NCX1對血管平滑肌細胞生物學的作用，主要是以高血壓為背景，集中探討NCX1對血管平滑肌細胞收縮功能的影響。

3 NCX1與高血壓

血管平滑肌細胞中Ca2＋的調節(jié)包括：維持適當水平的Ca2＋濃度以產生血管肌源性收縮；提升鈣離子濃度使血管平滑肌細胞產生短暫或持續(xù)的收縮；恢復較低的鈣離子濃度，使血管平滑肌細胞舒張。這一切都是通過鈣離子通道和轉運體嚴格調控的，NCX1通過多個途徑調控著血管平滑肌細胞內鈣濃度，從而在高血壓的發(fā)病學中有著重要作用。

3.1NCX1介導的細胞內外鈣離子流動與高血壓NCX1能夠調節(jié)Ca2＋的排出和進入，從而可能通過參與整個Ca2＋調節(jié)的過程，繼而影響到血管收縮和血壓的調節(jié)。血管平滑肌細胞漿內Ca2＋濃度的降低，在大多數(shù)細胞中通常由兩種轉運系統(tǒng)完成。一是通過Ca2＋膜通道鈣泵（PMCA）和NCX1將Ca2＋排出到細胞外液；二是通過肌漿網鈣泵（SERCA）和線粒體將Ca2＋重吸收。然而在高血壓狀態(tài)下，NCX1多為反向工作模式，導致細胞內鈣濃度增加。在動物模型的研究中發(fā)現(xiàn)，在血管平滑肌細胞NCX1過度表達，可以誘發(fā)動脈血壓升高。而選擇性敲除血管平滑肌細胞的NCX1后，動脈血壓降低[8]。有較多的研究在探討其機制，Go1oVina等研究表明，在體內多種因素的作用下，血管平滑肌細胞從細胞內鈣庫中釋放鈣離子，當細胞內鈣庫耗竭時，一個偵察分子STIM1會開啟細胞膜上的鈣庫操縱型鈣通道ORAI1引起細胞外鈣內流，但STIM1分子打開鈣選擇型通道同時，也打開了非離子選擇型通道——瞬時受體電位通道（transient recePtor Potentia1 canonica1，TRPC），這些通道會引起鈉離子的內流，使細胞局部鈉離子濃度提升，從而激活NCX1的反向工作模式，進一步導致鈣的內流，引起血管平滑肌細胞收縮，誘發(fā)血壓升高。在血管平滑肌細胞中，用NCX1的反向激活抑制劑KB-R7943抑制細胞鈣內流后，可降低血管平滑肌細胞收縮引起的血管阻力。Lemos等[9]指出，血管平滑肌細胞中TRPC家族中的TRPC6是介導NCX1反向激活的主要分子。在細胞中通過RNA干擾激活敲除TRPC6分子的表達后，則NCX1反向激活也會極大地降低。BaryshnikoV等[10]研究表明，在細胞表面NCX1的表達與ORAI1的表達有共區(qū)域性，指出這兩個分子協(xié)同調控細胞鈣內流。同時有研究指出，在氣道平滑肌細胞中，STIM1可以直接開啟NCX1反向功能引起鈣內流，增加氣道阻力[11]，但內在機制沒有闡明。

NCX1對鹽敏感性高血壓患者更為重要，鹽敏感性高血壓的定義為：相對高鹽攝入所引起的血壓升高。在鹽敏感性高血壓大鼠模型發(fā)現(xiàn)，主動脈血管平滑肌細胞的NCX1表達顯著高于自發(fā)性高血壓的大鼠。血管平滑肌細胞過度表達的NCX1促進了高鹽飲食飼養(yǎng)下大鼠高血壓的發(fā)生[12]。其內在機制推測是由于鹽敏感性高血壓大鼠細胞外液鈉離子濃度高，更能有效地增加細胞內局部鈉離子的濃度，進而激活NCX1的反向工作模式。Kuhr等[13]通過觀察鹽敏感性高血壓大鼠模型也發(fā)現(xiàn)，腎小球入球小動脈的NCX1活性和出球小動脈NCX1的活性不盡相同，提示NCX1也可能通過其他機制來調控血壓。

3.2NCX1介導的細胞內亞結構鈣離子流動與高血壓

在血管平滑肌細胞內，NCX1主要分布在線粒體上，其可利用局部鈣離子濃度升高的勢能，來引起鈣離子向亞細胞器的內流，可以降低細胞鈣離子濃度，引起血壓降低。但是在高血壓等一些病理狀態(tài)下，血管平滑肌細胞持續(xù)收縮，細胞內線粒體與細胞膜的微距離拉遠，故不能引起線粒體上NCX1的活化，細胞內鈣濃度降低速度減慢，更升高了血壓[14]。同時細胞器內鈣不能及時得到再次充填，也可引起細胞膜上鈣庫操縱型鈣通道的持續(xù)激活和鈣離子的持續(xù)內流，這是血管平滑肌細胞鈣離子調控的正反饋機制，在高血壓的發(fā)生中有重要作用。

3.3NCX1反向抑制劑與高血壓Iwamoto等[15]在1996年發(fā)現(xiàn)并報道NCX1反向抑制劑KB-R7943，該阻滯劑可特異性地阻斷NCX的反向轉運模式，降低血管平滑肌細胞鈣內流，從理論上可以降低血壓。但是NCX1在體內分布廣泛，抑制其反向激活帶來了很多副作用，因此，KB-R7943目前只被應用于實驗研究中。Matsuda等[16]于2001年發(fā)現(xiàn)的SEA0400，是一種擁有更高選擇性的NCX抑制劑，可以顯著降低外周血管阻力，但目前尚未應用于臨床。

4　展望

NCX1通過調控鈣離子的濃度參與血管平滑肌細胞舒張與收縮的調控，也從多個環(huán)節(jié)參與了高血壓的發(fā)生和發(fā)展過程。因此，NCX1可能是對高血壓進行藥物調節(jié)的潛在靶點，但是還需要更多的基礎與臨床研究。

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收稿日期：（2015-08-17）

通訊作者：郭瑞威，E-mai1:grw771210@163.com

基金項目：國家自然科學基金面上項目（81370383）

文章編號1004-0188（2016）02-0215-03

doi:10.3969/j.issn.1004-0188.2016.02.040

中圖分類號R 544.1

文獻標識碼A