，，

Ca2+是維持心肌細(xì)胞興奮性、傳導(dǎo)性和收縮性的必需物質(zhì)，也是胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要信號(hào)分子。胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)幾乎出現(xiàn)在包括心肌肥厚、心律失常和心力衰竭等多種心血管系統(tǒng)疾病的病理過(guò)程中。T管系統(tǒng)是一種心肌細(xì)胞膜在Z線處內(nèi)陷形成的特化超微結(jié)構(gòu)。其上富集了包括鈉鈣交換體(NCX)、L-型鈣通道(LTCC)和鈣泵(Ca2+-ATPase)等多種通道和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，在維持心肌細(xì)胞內(nèi)Ca2+穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮了重要作用。因此，探討心肌細(xì)胞T管系統(tǒng)與Ca2+的相關(guān)性對(duì)深入揭示胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)的病理機(jī)制具有重要意義，同時(shí)也有望為以細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)為共同特征的心血管疾病的治療提供了方向。

1 T管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

T管是心肌細(xì)胞細(xì)胞膜內(nèi)陷形成的內(nèi)徑大小不同、長(zhǎng)短均不等的管狀結(jié)構(gòu)，螺旋包繞肌原纖維，并在Z線形成規(guī)則的縱橫網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[1]。T管膜的總面積占心肌細(xì)胞膜總面積的1/3以上，但是T管的總?cè)莘e很小，只占心肌細(xì)胞體積的1%～3%[2]。T管表面積與體積之比很大的特點(diǎn)，有利于細(xì)胞內(nèi)外信號(hào)分子和離子向胞內(nèi)的傳遞。同時(shí)T管與肌漿網(wǎng)(SR)在空間上構(gòu)成二聯(lián)體結(jié)構(gòu)，有利于鈣誘導(dǎo)鈣釋放(CICR)過(guò)程高效同步地發(fā)生[3]。T管膜上富集了NCX、LTCC、Na+-K+-ATPase等多種通道和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，并且它們?cè)赥管膜上的分布密度大大高于表面膜[4-5]。其中LTCC、NCX、Na+-K+-ATPase、K+通道在T管膜上的分布量占其在心肌細(xì)胞膜離子通道總量的比例均超過(guò)50%[6]。此外，T管在心室肌的密度遠(yuǎn)大于心房肌，這種分布差異決定了二者對(duì)Ca2+調(diào)節(jié)能力與作用方式的不同，是心房和心室電活動(dòng)差異的解剖證據(jù)之一[7]。

2 T管系統(tǒng)功能

T管系統(tǒng)在心肌細(xì)胞電興奮、鈣信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與心肌細(xì)胞收縮中均發(fā)揮了重要作用。LTCC介導(dǎo)的Ca2+流是心肌細(xì)胞動(dòng)作電位2期的主要內(nèi)向去極化電流。T管對(duì)胞內(nèi)Ca2+的調(diào)節(jié)作用主要依賴富集于T管膜上的LTCC。心肌興奮時(shí)，胞外Ca2+通過(guò)LTCC流入胞漿觸發(fā)CICR過(guò)程[8]，進(jìn)而激活興奮-收縮耦聯(lián)，引起心肌細(xì)胞收縮。T管深入胞內(nèi)的縱橫網(wǎng)狀系統(tǒng)有利于電興奮快速傳導(dǎo)和同步化發(fā)生。經(jīng)T管膜上LTCC內(nèi)流的Ca2+同時(shí)也能作為第二信使，激活鈣調(diào)蛋白，進(jìn)一步促進(jìn)蘭尼堿受體(RyR)-Ca2+通道開(kāi)放，觸發(fā)肌質(zhì)網(wǎng)釋放更多的Ca2+。此外，T管膜上富集的NCX參與了將胞內(nèi)Ca2+快速轉(zhuǎn)運(yùn)到胞外的過(guò)程。

3 T管系統(tǒng)重構(gòu)對(duì)鈣離子通道的影響

T管系統(tǒng)重構(gòu)以T管變短、肥大、單位面積內(nèi)T管密度下降為特征，這種結(jié)構(gòu)改變會(huì)導(dǎo)致富集于T管處的LTCC功能紊亂，引起胞內(nèi)Ca2+在時(shí)空上非同步性釋放，進(jìn)而影響動(dòng)作電位及心肌收縮。同時(shí)，T管重構(gòu)導(dǎo)致興奮收縮耦聯(lián)結(jié)構(gòu)解離增多，T管再分布遠(yuǎn)離Z線，孤立型RyR增多，SR出現(xiàn)鈣過(guò)載[9-10]。研究顯示心肌梗死后心力衰竭大鼠T管退化約40%，且胞內(nèi)Ca2+顯著升高，T管LTCC功能下調(diào)約25%[11]。另?yè)?jù)報(bào)道，擴(kuò)張型心肌病心臟不同區(qū)域收縮力的差異與該區(qū)域T管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完整性存在很大關(guān)聯(lián)[12]。缺血性心臟病心肌細(xì)胞的LTCC數(shù)量雖未發(fā)生明顯改變，但其在T管膜上的富集特征發(fā)生改變，呈現(xiàn)在T管與細(xì)胞膜表面上均勻分布的特點(diǎn)[13]。這種重新分布甚至在早期心肌尚未肥大時(shí)就已啟動(dòng)，但因缺少與RyR形成的耦聯(lián)結(jié)構(gòu)而無(wú)法完全代償。不過(guò)，LTCC再分布可能降低T管重構(gòu)對(duì)動(dòng)作電位及心肌收縮的影響，以嚴(yán)格保證鈣瞬變的時(shí)空同步性。T管處功能性LTCC減少，可能是由于LTCC的磷酸化增加，而不單純是LTCC的脫失和非功能LTCC增加，這也解釋了為何心力衰竭時(shí)LTCC總量并未發(fā)生明顯改變的現(xiàn)象[13]。

4 T管系統(tǒng)重構(gòu)相關(guān)蛋白對(duì)鈣通道的影響

T管局部區(qū)域Ca2+水平受到嚴(yán)格調(diào)控，除LTCC外，還需要T管相關(guān)蛋白的參與，其中橋接整合因子1 (BIN1)、2型junctophilin蛋白 (JP-2)、窖蛋白-3(caveolin-3)在T管重構(gòu)中的作用最為重要[14-16]。

BIN1可介導(dǎo)LTCC定位到T管膜，并調(diào)節(jié)Ca2+流動(dòng)[14，17]。BIN1存在功能不同的同源異構(gòu)體，其中BIN1+13+17可引導(dǎo)細(xì)胞膜沿Z線向細(xì)胞內(nèi)延伸而形成T管[18]，BIN1+11+17可穩(wěn)定折疊結(jié)構(gòu)[19]。研究顯示，心力衰竭后出現(xiàn)的T管結(jié)構(gòu)改變和BIN1的丟失有關(guān)[18，20]。BIN1可溝通定位于T管的LTCC，參與鈣瞬變的發(fā)生，且BIN1主要通過(guò)加強(qiáng)功能性LTCC，來(lái)降低T管重構(gòu)對(duì)鈣瞬變的影響[20]。BIN1表達(dá)下調(diào)會(huì)降低T管密度，嚴(yán)重影響T管膜上LTCC的功能和興奮收縮耦聯(lián)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致鈣瞬變的異常[21-22]。

JP-2是定位于心肌細(xì)胞膜與SR之間的膜結(jié)構(gòu)蛋白[23]，促進(jìn)T管-SR耦聯(lián)結(jié)構(gòu)的組裝[2]。JP-2還可促進(jìn)T管的自我恢復(fù)[15]。有研究發(fā)現(xiàn)JP-2能調(diào)節(jié)T管的形成方向和控制游離RyR與T管的耦聯(lián)，而不增加T管密度[22]。敲除JP-2會(huì)導(dǎo)致T管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)紊亂，使興奮收縮耦聯(lián)結(jié)構(gòu)間隙變寬，但并未影響RyR的表達(dá)水平[24]。此外，磷脂酰肌醇(-3)激酶(PI3K)對(duì)T管系統(tǒng)功能的維持作用也與JP-2有關(guān)[25]。另?yè)?jù)報(bào)道，β-腎上腺素受體(β-AR)拮抗劑能通過(guò)上調(diào)JP-2表達(dá)，從而抑制T管重構(gòu)的發(fā)展，改善心肌功能[26]。因此，JP-2可作為治療心力衰竭的潛在靶點(diǎn)[27]。

窖蛋白(caveolin)主要位于胞膜窖內(nèi)，該蛋白有1(α、β)、2、3三種亞型。其中caveolin-3在心肌細(xì)胞高表達(dá)，不但參與T管系統(tǒng)的早期發(fā)育[28]，還與T管系統(tǒng)重構(gòu)密切相關(guān)[29]。T管系統(tǒng)與caveolin-3的關(guān)系主要體現(xiàn)在對(duì)離子通道和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程的調(diào)節(jié)上。caveolin-3可調(diào)節(jié)鈣通道[30]、鈉通道[31]、鉀通道[32-34]、氯通道[35]，尤其與LTCC密切相關(guān)[36]。研究顯示部分RyR、LTCC與caveolin-3共定位[37]。caveolin-3過(guò)表達(dá)小鼠會(huì)發(fā)生多種離子通道的異常而出現(xiàn)電生理改變[34]。在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方面，胞膜窖內(nèi)集合的多種G蛋白耦聯(lián)受體和Ca2+通道參與了多條信號(hào)通路的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程[38-39]，而caveolin-3在其中起到了樞紐作用[40]。胞膜窖中的ceveolin-3雖然不能直接參與到LTCC-RyR耦聯(lián)結(jié)構(gòu)中，但是它能通過(guò)與β2-腎上腺素受體(β2-AR)、腺苷酸環(huán)化酶(cAMP)、蛋白激酶A以及蛋白磷酸酶等形成復(fù)合體，從而調(diào)節(jié)胞內(nèi)Ca2+水平[39，41-42]。心力衰竭時(shí)，部分β2-AR從T管膜上轉(zhuǎn)位到細(xì)胞表面膜上，引起局部電位異常，使β-AR相關(guān)信號(hào)無(wú)法及時(shí)下傳[43]，導(dǎo)致心肌細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷(cAMP)信號(hào)通路的紊亂[44]。而高表達(dá)caveolin-3可使β2-AR重新定位到T管膜上，防止cAMP信號(hào)通路的異常[45]。此外，一部分心肌細(xì)胞表面膜上的LTCC與caveolin-3關(guān)聯(lián)后釋放Ca2+，能激活鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶-活化T細(xì)胞核因子(Cn-NFAT)信號(hào)通路，導(dǎo)致心肌肥厚的發(fā)生[46-47]。還有研究在A1-腺苷受體過(guò)表達(dá)和腫瘤壞死因子-α過(guò)表達(dá)的小鼠中發(fā)現(xiàn)了caveolin-3表達(dá)下調(diào)和T管結(jié)構(gòu)紊亂與左心室功能障礙有直接關(guān)聯(lián)[48]。

5 小 結(jié)

T管系統(tǒng)可通過(guò)對(duì)Ca2+的調(diào)節(jié)，進(jìn)而影響心肌細(xì)胞興奮-收縮耦聯(lián)、多種離子通道以及胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程。心肌肥厚、心律失常和心力衰竭等多種心血管系統(tǒng)疾病的病理過(guò)程中均會(huì)發(fā)生T管重構(gòu)。改善T管重構(gòu)對(duì)心血管系統(tǒng)疾病的防治具有潛在的價(jià)值和臨床意義。中醫(yī)藥在心血管系統(tǒng)疾病的防治方面有著悠久的歷史和不容忽視的臨床效果。令人興奮的是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)中藥可能對(duì)T管系統(tǒng)有一定保護(hù)作用。有研究發(fā)現(xiàn)葛根素能上調(diào)caveolin-3、BIN1、JP-2，促進(jìn)T管發(fā)育[49]。因此，有理由相信從T管系統(tǒng)入手研究中醫(yī)藥的相關(guān)藥理機(jī)制，將有利于中醫(yī)藥在以細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)為共同特征的相關(guān)心血管疾病的治療上發(fā)揮更重要的作用。