彭源綜述，王嶸審校

(青海大學(xué)醫(yī)學(xué)院，青海西寧810016)

M 受體(muscarinic acetylcholine receptor，mAchR)作為一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，在心血管疾病中的作用日益受到重視。以往認(rèn)為［1，2］，心肌組織中只存在M2受體。后續(xù)研究中卻發(fā)現(xiàn)許多M2受體所無法解釋的功能。隨著學(xué)術(shù)界的大量研究，現(xiàn)已證實(shí)心肌組織中存在多種M受體亞型，其中M3受體因?yàn)槠浔旧砭哂械莫?dú)特功能成為近幾年研究的熱點(diǎn)。新近發(fā)現(xiàn)M3或可成為未來臨床治療心血管疾病的新突破口。本文通過查閱近年相關(guān)文獻(xiàn)，擬對M3受體在心肌損傷中的作用作一綜述。

1 對M3受體的新認(rèn)識

M受體屬于G蛋白受體家族，包括M1－M5幾種亞型。1989年，Jaiswal等首次發(fā)現(xiàn)［3］，家兔心肌中乙酰膽堿對前列腺素合成的促進(jìn)作用被M3受體拮抗劑抑制，提示心肌細(xì)胞上存在M3受體。1999年，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)［4］，一種異于 M2受體介導(dǎo)的 K+電流，與電壓呈線性關(guān)系并且被4－DAMP特異阻斷，被命名為M3受體激動的延遲整流鉀電流(IKM3)［5］。同時發(fā)現(xiàn)［5，6］，通過 M3受體激活產(chǎn)生 IKM3可減慢心率(heart rate，HR)并縮短動作電位時程(action potential duration，APD)。

2 M3受體在心肌中的功能

2.1 發(fā)揮負(fù)性變時、變力作用

Shi H等［5］在 M3受體激活產(chǎn)生 IKM3研究中發(fā)現(xiàn)，M3受體有負(fù)性變時、變力的作用。Harada N等的研究進(jìn)一步驗(yàn)證了上述結(jié)果［7，8，9］。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)［10］，M3受體可以降低HR和左心室收縮壓(left ventricular systolic pressure，LVSP)、左心室舒張末期壓力(left ventricular end－diastolic pressure，LVEDP)和左室內(nèi)壓變化速率(±dp/dt max)。這些作用是通過M3受體介導(dǎo)的負(fù)性電生理效應(yīng)完成的。

2.2 改善心肌細(xì)胞間電傳導(dǎo)

連接蛋白(Connexin)是一種由兩個連接蛋白半通道在縫隙連接處組成，用于調(diào)解鄰近心肌細(xì)胞之間的直接交流和確保細(xì)胞電信號偶聯(lián)的一類蛋白質(zhì)。在哺乳動物，主要由縫隙連接蛋白43(Connexin43，Cx43)承擔(dān)作用［11，12］。研究發(fā)現(xiàn)［2，13，14］，M3受體激活可通過上調(diào)環(huán)氧化酶－2(Cyclooxygenase－2，COX－2)表達(dá)延遲Cx43的去磷酸化，且呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)和功能上的共定關(guān)系。提示，M3受體可以通過調(diào)節(jié)Cx43的去磷酸化改善電信號在心肌細(xì)胞間的傳導(dǎo)，降低心律失常的發(fā)生。還有研究發(fā)現(xiàn)［15］，竇房結(jié)M3受體的激活可以減緩竇房結(jié)電流產(chǎn)生的節(jié)律，降低舒張期去極化的速度，加快動作電位的上升。

3 M3受體對心肌損傷的保護(hù)作用

近幾年，學(xué)術(shù)界對于M3受體在心血管疾病中潛在作用的研究取得了突破性進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)激動M3受體可以逆轉(zhuǎn)病理性心肌肥大(myocardial hypertrophy)、保護(hù)缺血的心肌細(xì)胞、糾正心律失常(cardiac arrhythmia)、對抗心力衰竭(heart failure，HF)等作用［2，16］。

3.1 激動心肌M3受體在心肌缺血損傷中的保護(hù)作用

心肌缺血(myocardial ischemia)是一種早期以心臟血供受限為特征，最終導(dǎo)致嚴(yán)重的心肌細(xì)胞代謝紊亂的病理生理狀態(tài)。而缺血再灌注損傷中包含了很多復(fù)雜的病理過程，比如炎癥(inflammation)、凋亡(apoptosis)、氧化應(yīng)激(oxidative stress)等。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)［17］，大鼠心肌缺血之后蛋白激酶 C－ε(PKC－ε)可以出現(xiàn)從細(xì)胞質(zhì)到細(xì)胞膜的再分布，且觀察到M3受體表達(dá)水平增高。最近有研究發(fā)現(xiàn)［2，12，18］，激動 M3受體可以產(chǎn)生抗心肌缺血的作用。激動M3受體可通過誘導(dǎo)Cx43磷酸化［13］，增加細(xì)胞間電偶聯(lián)，調(diào)控凋亡信號分子Bcl－2和p38絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)，同時減少細(xì)胞內(nèi) Ca2+超載［19，20，21］。可有效減少心肌梗死面積，并抑制缺血再灌注損傷后的心律失常［22］。研究發(fā)現(xiàn)［23］，miR－376b－5p 可以通過抑制腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain derived neurotrophic factor，BDNF)的表達(dá)來加重心肌缺血損傷，而M3受體可以通過激活轉(zhuǎn)錄因子 NFκB來抑制miR－376b－5p的表達(dá)，減少因心肌缺血造成的損傷。這表明miRNA也參與了M3受體對心肌功能的調(diào)控過程。

M3受體可以在心肌缺血損傷中發(fā)揮抗凋亡的作用。研究發(fā)現(xiàn)［24］，激活M3受體可以通過在轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程中促進(jìn)低氧誘導(dǎo)因子－1(hypoxia inducible factor，HIF－1)的表達(dá)來對抗細(xì)胞凋亡，發(fā)揮對心肌的保護(hù)作用。同時觀察到HIF－1下游的血紅素加氧酶－1(haem oxygenase，HO－1)和血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)基因的表達(dá)也出現(xiàn)上調(diào)。而HIF－1α不僅可以調(diào)控促細(xì)胞凋亡基因Bad、Bax，而且可以干預(yù)抗細(xì)胞凋亡基因 Bcl－2的表達(dá)［25］。且在給予 HIF－1α 特異性抑制劑 3－(5’－羥甲基－2’－呋喃西基)－1－苯甲基吲唑{3－(5－h(huán)ydroxymethl－2－furyl)－1－benzylindazole，YC－1}之后，這些由M3受體激活誘導(dǎo)的大鼠心肌細(xì)胞的抗凋亡作用被完全廢除［24，25］。提示M3受體介導(dǎo)的抗細(xì)胞凋亡，是通過HIF－1α反式結(jié)合目的基因的順式作用元件，來調(diào)控下游蛋白分子的表達(dá)。MEK1/2－ERK1/2是一條促細(xì)胞生長、抑制凋亡的重要的信號通路［26，27］。研究發(fā)現(xiàn)［28］，此通路可以被G－蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合，發(fā)揮對心肌的保護(hù)作用。而適量的有氧運(yùn)動則可以上調(diào)心肌梗死后M3受體的表達(dá)，進(jìn)而激活下游的MEK1/2－ERK1/2通路，促進(jìn)細(xì)胞生存，抑制心肌凋亡［29，10］。

也有研究報道［30］，M3受體可通過上調(diào)SOD表達(dá)，同時減少M(fèi)DA含量來降低氧化應(yīng)激水平。

因此，M3受體在心肌缺血中的保護(hù)作用是通過介導(dǎo)多種信號通路來實(shí)現(xiàn)的。

3.2 激動心肌M3受體在心率失常中的保護(hù)作用

曾有研究報道［31，32］，在心室缺血和心房纖顫的病理生理過程中可以見到心肌M3受體表達(dá)上調(diào)。M3受體的上調(diào)可以產(chǎn)生一種類似于缺血預(yù)處理的保護(hù)作用，可對抗由哇巴因、烏頭堿或BaCl2引起的心律失常［32，33］，并伴隨有鈣離子濃度的上升。Liu Y等發(fā)現(xiàn)［7，34］，上調(diào) M3受體的表達(dá)水平不僅可以顯著降低再灌注損傷后心律失常的發(fā)生，還能減少心肌梗死和心力衰竭的概率。有學(xué)者進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)［2，13］，這種導(dǎo)致心肌梗死后心率失常的發(fā)生率減少的機(jī)制為心肌M3受體通過上調(diào)COX－2表達(dá)，維持了細(xì)胞膜上Cx43磷酸化水平，促進(jìn)細(xì)胞間電偶聯(lián)。相比之下，另外有一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)［35］，M3受體誘導(dǎo)的IKM3參與心肌復(fù)極化，并且促進(jìn)心房纖顫的發(fā)生。同樣有學(xué)者提出［36，37］，M3受體特異性阻斷劑可以抑制心房纖顫。因此，激動M3受體在發(fā)揮抗心肌梗死后心率失常的同時可能會誘導(dǎo)房顫的發(fā)生。

研究發(fā)現(xiàn)［7，38］，過表達(dá)心肌 M3受體可以在一定程度上抑制心率失常，減少再灌注損傷之后心率失常的發(fā)生率。膜片鉗數(shù)據(jù)顯示，過表達(dá)心肌M3受體通過增加內(nèi)向整流鉀通道離子流(IK1)顯著地縮短了動作電位時程。分子實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在M3受體過表達(dá)的大鼠模型體內(nèi)，內(nèi)向整流鉀通道亞型Kir2.1 表達(dá)上調(diào)的同時出現(xiàn)了 miR－1 表達(dá)下調(diào)［7］。相對于野生型小鼠，M3受體過表達(dá)的小鼠在心肌缺血再灌注損傷過程中出現(xiàn)IK1密度和Kir2.1的表達(dá)增加［39］，而 IK1越強(qiáng)，動作電位時程越短［39，40］，缺血再灌注損傷之后心律失常的發(fā)生概率也越低。激動M3受體也可以抑制心肌缺血再灌注損傷中miR－1的表達(dá)，同時恢復(fù)受損的內(nèi)向整流鉀通道亞型－J2基因(KCNJ2)的表達(dá)和功能［41］。這種由M3受體介導(dǎo)的通過下調(diào)miR－1來增加內(nèi)向整流鉀通道離子流的機(jī)制，或可成為未來治療心律失常和心臟猝死的新思路。

3.3 激動M3受體在病理性肥厚型心肌病中的保護(hù)作用

病理性心肌肥大是高血壓和心肌缺血刺激應(yīng)答中的一種重要的代償機(jī)制［42］。研究表明［16，43］，激動M3受體可以明顯減輕病理性心肌肥大的嚴(yán)重程度，膽堿可以通過抑制活性氧(reactive oxygen species，ROS)，調(diào)控p38MAPK和鈣離子介導(dǎo)的鈣調(diào)磷酸酶(calcineurin，CaN)活性，來有效發(fā)揮抗心肌肥大的作用。學(xué)術(shù)界發(fā)現(xiàn)膽堿可以有效地改善心肌損傷，體外實(shí)驗(yàn)則表現(xiàn)為明顯抑制細(xì)胞體積的增大。提示M3受體不僅可以發(fā)揮潛在的心肌保護(hù)作用，而且能夠防止有害的心肌重構(gòu)(myocardial remodeling)［16］。血管緊張素II(angiotensinII，AngII)作為一類具有極強(qiáng)的縮血管和刺激腎上腺皮質(zhì)分泌醛固酮等作用的肽類物質(zhì)，參與血壓及體液的調(diào)節(jié)。AngII不僅可以調(diào)控循環(huán)系統(tǒng)，而且可以促進(jìn)心肌細(xì)胞的生長，產(chǎn)生獨(dú)立于高血壓之外的心肌肥厚［44］。AngII可激活MAPK信號通路，p38MAPK激活是心肌肥厚發(fā)病機(jī)制中一個關(guān)鍵因素［44，45］。之前的研究中有學(xué)者發(fā)現(xiàn)［19］，乙酰膽堿可以通過下調(diào)AT1R防止 AngII誘導(dǎo)產(chǎn)生的細(xì)胞凋亡，其機(jī)制是阻止 ROS誘導(dǎo)p38MAPK激活，同時調(diào)控 Bcl－2、Bax和半胱天冬酶。研究發(fā)現(xiàn)［46］，無論在體內(nèi)還是體外實(shí)驗(yàn)中，AngII誘導(dǎo)的心肌肥大的病理生理過程中都出現(xiàn)了M3受體表達(dá)上調(diào)，而M3受體的表達(dá)上調(diào)則可以抑制慢性AngII灌注誘導(dǎo)的心肌肥大。給予M3受體激動劑之后AngII表達(dá)降低，表現(xiàn)出抑制病理性心肌肥大的作用［46，23］。下調(diào)血管緊張素 II1型受體(angiotensinII 1 receptor，AT1R)可以通過減少ERK、JNK和p38MAPK級聯(lián)的磷酸化來誘導(dǎo)M3受體表達(dá)上調(diào)［46］。說明M3受體在AT1R介導(dǎo)的病理性心肌肥厚中扮演了重要的角色［47，48］。目前，已有大量AngII拮抗劑應(yīng)用在臨床上，可發(fā)揮心肌梗死后心肌重構(gòu)的保護(hù)作用?？傊?，在心肌肥厚的病理生理過程中，心肌M3受體發(fā)揮了負(fù)性調(diào)控作用，抑制了有害的心肌重構(gòu)。

3.4 激動M3受體在心力衰竭中的保護(hù)作用

心力衰竭是一組由于心室腔的擴(kuò)大和心肌重塑所引起的以心臟收縮功能和舒張功能異常，心臟射血障礙，靜脈血淤積，動脈血灌注不足為特征，伴有關(guān)鍵基因程序改變的綜合征。目前發(fā)現(xiàn)病理性心肌肥大、心肌纖維化、心律失常、冠心病等疾病都可以誘發(fā)心力衰竭。激動M3受體可以對抗心肌缺血損傷、病理性心肌肥大和心律失常，所以能發(fā)揮潛在抗心衰的作用。有研究發(fā)現(xiàn)［7，9］，心室快速起搏誘導(dǎo)的充血性心力衰竭中出現(xiàn)IKM3密度升高，同時發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜上M3受體增多。在給予小鼠卡巴膽堿后，最初表現(xiàn)為負(fù)性收縮變力性改變，緊接著又發(fā)生正性收縮變力性改變。且這種正性收縮力改變會被低濃度4－DAMP所拮抗，而在敲除M3受體的小鼠不會出現(xiàn)該變化，也證明心肌正性收縮變力的出現(xiàn)是通過M3受體來調(diào)控的［15］。同時發(fā)現(xiàn)，這種由M3受體介導(dǎo)產(chǎn)生的正性肌力作用與心臟內(nèi)皮細(xì)胞上COX－2調(diào)控的前列腺素的合成增加關(guān)系密切［15］。另一方面，一些臨床事件的報道提示［49］，M3受體拮抗劑的應(yīng)用不僅可以提高肺功能，還能通過左室舒張末期壓力和血漿腦鈉肽的變化反映出對充血性心力衰竭的改善。冠狀動脈的痙攣跟心肌M3受體的缺乏有關(guān)，其主要機(jī)制包括M3受體介導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞缺乏引起的血管平滑肌收縮［50］，和激活M3受體引起的冠脈循環(huán)中內(nèi)皮細(xì)胞表現(xiàn)出的乙酰膽堿依賴性松弛［51，52］。提示M3受體在心衰中發(fā)揮了重要的保護(hù)作用。

4 結(jié)語與前景

M3受體在多種心血管疾病的損傷過程中發(fā)揮了重要的病理生理作用，包括保護(hù)缺血的心肌細(xì)胞，糾正心律失常，逆轉(zhuǎn)病理性心肌肥厚，對抗心衰等。但是，目前在該領(lǐng)域的研究還不足以支持我們了解到M3受體在病理生理過程中的全部作用。因此，需要進(jìn)一步更深更廣地探索。

首先，由于M3受體廣泛分布于人體的神經(jīng)、心血管、呼吸系統(tǒng)和腺體中，那么在圍繞該受體做靶向治療研究之前，應(yīng)考慮到對機(jī)體其他系統(tǒng)帶來的影響。其次，之前提到M3受體在心房和心室肌細(xì)胞可表現(xiàn)為兩種不同的作用，即出現(xiàn)抗心律失常和促心房纖顫，所以在心血管疾病的治療中應(yīng)權(quán)衡利弊、酌情分析。此外，目前還沒有相關(guān)報道證明是否該受體同時也能對生理性心肌肥厚造成影響，對此需進(jìn)一步研究求證;由于M3受體對血管作用的同時可對血壓產(chǎn)生影響，在病理性心肌肥大研究中應(yīng)格外注意。再者，M3受體在心血管疾病的發(fā)生發(fā)展中是否可以影響非心肌細(xì)胞而發(fā)揮潛在作用仍需要進(jìn)一步探究。另外，M3受體介導(dǎo)的心臟保護(hù)作用中miRNA的參與也是一項重大發(fā)現(xiàn)。

由于M3受體介導(dǎo)的信號通路尚未明確，且各機(jī)制之間是否存在關(guān)聯(lián)也未明確，現(xiàn)階段任務(wù)亟需明確其調(diào)控機(jī)制及機(jī)制之間的相互關(guān)系，為未來治療心血管疾病尋找新的突破點(diǎn)。