梅顯運，李紅艷，趙思涵，陳政

(西藏民族大學西藏高原相關疾病分子遺傳機制與干預研究省級重點實驗室，陜西 咸陽 712082)

由于不健康飲食、吸煙等生活方式，罹患心血管疾病的人數(shù)不斷增加，目前我國是全球心血管疾病負擔最重的國家[1]。縫隙連接又稱間隙連接、通道連接，是由連接相鄰兩個細胞之間的連接通道排列而成的一種特殊膜結構。心臟、血管和淋巴管中的縫隙連接蛋白(connexin,Cx)主要有Cx37、Cx40、Cx43、Cx45和Cx47，其中Cx43在心肌組織中高表達[2]。鄰近細胞能通過縫隙連接進行物質(zhì)、能量和信息交換，對細胞增殖分化、新陳代謝等過程產(chǎn)生影響[3-4]。研究發(fā)現(xiàn)，Cx43-/-小鼠通常因右心室流出道梗阻而發(fā)生產(chǎn)前死亡，表明Cx43在心臟發(fā)育過程中起重要作用[5]。當心肌缺血時，Cx43發(fā)生降解和去磷酸化，引發(fā)各種心律失常，也可致死亡[6-7]。心力衰竭時縫隙連接分布紊亂，出現(xiàn)側邊化[8]。Cx43的正常表達對心臟發(fā)育、電偶聯(lián)心肌細胞活動和心肌功能協(xié)調(diào)具有重要作用。縫隙連接通道可使離子、電流和小分子代謝物(分子量為26 000～60 000)在細胞之間轉(zhuǎn)移，以交換能量底物和化學信號[9]。Cx43在心血管疾病病程中起關鍵作用，多數(shù)疾病可促進Cx43降解、去磷酸化水平上升或分布側邊化[10-14]。然而發(fā)生動脈粥樣硬化時Cx43水平和Cx43 Ser279/282位點磷酸化水平升高[15]。因此，調(diào)控Cx43水平、磷酸化及分布狀態(tài)趨于穩(wěn)定，可延緩疾病進展，提高患者生活質(zhì)量?，F(xiàn)就Cx43的生物學功能、Cx43與心血管疾病的關系及靶向Cx43治療常見心血管疾病的研究進展予以綜述。

1 Cx43的生物學功能

Cx43半衰期較短，其快速合成和及時遞送至特定區(qū)域?qū)p隙連接維持細胞偶聯(lián)至關重要。當小鼠心肌細胞Cx43表達下降50%時，心室傳導速度下降38%，心電圖顯示QRS時限延長[16]。病變心臟Cx43染色圖像顯示，心肌中Cx43的改變與心臟病理有關，心肌梗死后心肌細胞Cx43不再定位于閏盤，而是定位于側膜?？梢?，Cx43的這種“偏側化”可能與病變心臟傳導改變有關[17]。Cx43偏側化后，細胞間的側向電耦合增強，側向電導率增加，電導率的均勻性受到影響，傳導速度減慢。另外，Cx43拓撲結構或Cx43通道數(shù)量的變化會影響心肌組織的電特性，促進心律失常(包括心房顫動)[18]。

Cx43在維持內(nèi)皮的完整性和連續(xù)性中也起重要作用。在內(nèi)皮功能受損早期，Cx43等表達異常，黏附分子也發(fā)生改變，導致脂質(zhì)殘片沉積和炎癥因子浸潤并形成泡沫細胞，繼而形成粥樣硬化斑塊。心肌缺血再灌注損傷導致內(nèi)皮功能受損是心肌梗死后再灌注的主要不良反應之一。Rotigaptide可通過調(diào)控Cx43縮小心肌梗死面積[19]。硫化氫可能通過調(diào)控Cx43的表達改善自發(fā)性高血壓大鼠心肌重構[20]。主動脈平滑肌細胞中Cx43表達下降可使縫隙連接通訊功能降低，導致血管功能紊亂，從而加重高血壓造成的損害[21]。Cx43數(shù)量、磷酸化及分布狀態(tài)的變化與動脈粥樣硬化關系密切，繼而可能發(fā)生心絞痛、心肌梗死、心律失常甚至猝死。

2 Cx43與常見心血管疾病的相關性

由Cx43組成的縫隙連接廣泛存在于心肌細胞，促使心臟以功能合胞體完成同步收縮[22]。高血壓、心肌梗死、心肌肥厚、心力衰竭、心律失常均可引起Cx43水平、磷酸化和(或)分布發(fā)生改變，影響縫隙連接的閉合及心肌細胞間電信號和(或)化學信號的轉(zhuǎn)導，進而造成心肌重構、心肌收縮及各種心律異常。

2.1Cx43與高血壓 研究發(fā)現(xiàn)，高血壓可增加惡性心律失常的發(fā)生風險，其機制與縫隙連接重構關系密切。自發(fā)性高血壓大鼠和正常血壓Wistar-Kyoto大鼠腦動脈中Cx43 信使RNA(messenger RNA,mRNA)和蛋白的總表達水平比較差異無統(tǒng)計學意義，但自發(fā)性高血壓大鼠腦動脈中Cx43磷酸化水平明顯高于Wistar-Kyoto大鼠，表明Cx43磷酸化可能促進自發(fā)性高血壓大鼠大腦動脈的縫隙連接通訊[10]。硫化氫可能通過抑制Cx40/Cx43表達調(diào)節(jié)T細胞亞群平衡，進而降低高血壓炎癥[23]。慢性炎癥可促進高血壓的發(fā)展，并與受損器官中T細胞浸潤和細胞因子的增加有關。Cx43可能調(diào)節(jié)淋巴細胞的活化和炎癥因子的產(chǎn)生[24]。自發(fā)性高血壓大鼠腎損傷伴隨著腎臟中T淋巴細胞亞群比例上調(diào)，且Cx43在CD8+T淋巴細胞的表達增加[25]。胎盤組織中Cx43的表達與妊娠期高血壓嚴重程度呈負相關[26]?？梢姡珻x43表達及磷酸化水平與高血壓的發(fā)生密切相關。

2.2Cx43與心肌梗死 Cx43表達缺失可能是冠心病發(fā)生發(fā)展的關鍵因素[27]。維持Cx43磷酸化可促進縫隙連接解偶聯(lián)，從而縮小心肌梗死面積。心肌缺血過程中，Cx43去磷酸化程度與心室肌細胞電偶聯(lián)疾病的嚴重程度呈正相關。由于胞質(zhì)Ca2+濃度增加，ATP濃度降低，Cx43磷酸化改變，缺血導致縫隙連接通道閉合[28]。心肌梗死后，梗死邊緣區(qū)存活的心肌細胞和Cx43細胞數(shù)量明顯減少，細胞間連接紊亂，Cx43及磷酸化水平明顯降低，且Cx43紊亂分布于細胞側面。在心律失常中，整合素連接激酶可能通過蛋白激酶B激活抑制Cx43重構而減輕心肌梗死后大鼠的心室重構，改善心功能[29]。Cx43 Ser262位點磷酸化可能介導蛋白激酶C依賴的心肌保護。Cx43在Ser368位點的磷酸化可通過減少心律失常和縮小心肌梗死面積達到保護心臟的目的。重組人腦利鈉肽聯(lián)合經(jīng)皮冠狀動脈介入術可減輕心肌梗死患者臨床癥狀，降低血清Cx43水平[30]。過度的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激未折疊蛋白反應和Cx43表達下降與心肌梗死有關[11]?？梢?，通過調(diào)控Cx43表達可縮小心肌梗死面積，改善心功能。

2.3Cx43與心肌肥厚 肥厚性心肌病期間心肌縫隙連接的數(shù)量、大小和分布有所改變。通常，在心肌肥大的初始和代償階段Cx43表達無改變或上調(diào)。當心肌肥大發(fā)展為心力衰竭時，Cx43表達降低[12]。肥厚性心肌病通常與主動脈狹窄或慢性高血壓引起的壓力超負荷有關。在慢性主動脈狹窄豚鼠模型中，從代償性左心室肥厚轉(zhuǎn)變?yōu)槭Т鷥斝宰笮氖曳屎窈驝x43表達減少、閏盤重構和心肌細胞形態(tài)改變[31]。有研究發(fā)現(xiàn)，在承受過大壓力的主動脈瓣狹窄患者的左心室，代償性肥大期Cx43表達升高，失代償期Cx43表達降低[32]。用Janus激酶2抑制劑AG490(10 μmol/L)預處理新生大鼠心肌細胞可減弱血管緊張素Ⅱ誘導的縫隙連接蛋白α1截短單體-20k(gap junction protein alpha 1 truncated monomer-20k，GJA1-20k)的表達下降，并促進Cx43縫隙連接的形成[33]。另一項研究發(fā)現(xiàn)，纈沙坦可抑制Janus激酶2活性，使GJA1-20k蛋白水平上升，心肌閏盤間Cx43分布恢復正常，從而逆轉(zhuǎn)心肌肥厚[34]。有研究顯示，通心絡膠囊可在改善大鼠心肌肥厚的同時增加Cx43的表達，減小QT離散度[35]。因此，改變Cx43表達及分布可能成為逆轉(zhuǎn)心肌肥厚的關鍵，為臨床治療提供新策略。

2.4Cx43與心力衰竭 絕大多數(shù)心血管疾病晚期可進展為心力衰竭，臨床表現(xiàn)為各種心律失常和心肌泵血功能障礙[36]。在新西蘭白兔和人發(fā)生心力衰竭時，Cx43表達和磷酸化均降低，與Cx43共定位的蛋白磷酸酶2A水平升高可能是心力衰竭時非磷酸化Cx43水平升高的基礎[37]。在心力衰竭早期Cx43增加，晚期Cx43減少且伴分布異常。當人的心臟發(fā)生壓力超負荷時，心肌Cx43的表達和分布與疾病嚴重程度相關。慢性充血性心力衰竭小鼠左心室心肌Cx43 mRNA和蛋白表達明顯下降，微RNA(microRNA,miRNA/miR)-1表達上升，而抑制miR-1能相應增加Cx43的表達[13]。慢性充血性心力衰竭新西蘭大白兔左心室心肌間Cx43水平下降且伴重構，而生長激素釋放肽可改善其重構[38]。重組人腦鈉尿肽聯(lián)合參附注射液可使梗死灶周圍組織Cx43表達上升，逆轉(zhuǎn)其去磷酸化和分布紊亂，抑制重構，從而治療心力衰竭[39]。可見，心力衰竭的發(fā)生與Cx43密切相關，進一步研究其相關機制并通過調(diào)控Cx43表達、磷酸化及其分布方式可治療心力衰竭。

2.5Cx43與心律失常 Cx43磷酸化、數(shù)量和分布的改變可能導致心臟電傳導障礙并最終導致心律不齊。Cx43重構可能是導致細胞間鈣超載的原因，而鈣超載也與缺血性心律不齊的誘導有關。鈣和鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶Ⅱ是鈣信號激酶，能夠激活電壓門控鈣通道引起心律失常。鈣和鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶Ⅱ是調(diào)控Cx43位置及心肌傳導速度的信號通路，抑制該通路能夠預防心律失常[40]。心室顫動是心律失常的一種，甲狀腺功能亢進時大鼠心臟Cx43和磷酸化Cx43水平下降，心室顫動閾值降低；甲狀腺功能減退時Cx43和磷酸化Cx43表達增加，心室顫動閾值升高。研究表明，在甲狀腺狀態(tài)改變的情況下，心肌中Cx43的表達與大鼠心臟對心室顫動的易感性呈負相關[41]。自發(fā)性高血壓大鼠攝入Omega-3脂肪酸可降低基質(zhì)金屬蛋白酶2的活性，同時降低β1腎上腺素受體自身抗體的水平以及心室顫動的發(fā)生率[42]。溶血磷脂酸可能通過抑制Cx43的合成和表達而影響心肌細胞間的信號轉(zhuǎn)導，從而導致心律失常[14]。Cx43的降解可導致傳導速度減慢，嚴重降解會導致持續(xù)性傳導阻滯，成為誘發(fā)折返性心律失常的重要原因?？梢?，Cx43可影響心律失常閾值、傳導速度及相關信號通路，是治療心律失常的關鍵。

3 靶向Cx43治療常見心血管疾病

Cx43不僅在縫隙連接形成時起重要作用，其磷酸化和分布狀態(tài)的改變也對機體細胞的生存和生長產(chǎn)生重要影響。目前一些藥物可靶向Cx43治療高血壓、心律失常、心肌梗死，為常見心血管疾病提供了新的治療策略。

3.1靶向Cx43治療高血壓 研究表明，與自發(fā)性高血壓大鼠組相比，自發(fā)性高血壓大鼠+雷米普利組大鼠腦動脈中Cx43 mRNA和蛋白表達明顯降低，表明雷米普利可通過下調(diào)Cx43 mRNA和蛋白的表達而降低血壓[43]。自發(fā)性高血壓大鼠主動脈Cx43表達增強，卡托普利能夠降低胸主動脈Cx43的表達[44]。硫化氫、槲皮素可能通過調(diào)控Cx43的表達改善自發(fā)性高血壓大鼠心肌重構和大腦中動脈的張力異常[20,45]。奈必洛爾不僅可改善心肌Cx43分布，使Cx43規(guī)則分布于閏盤處，還可增加Cx43表達，抑制心肌重構，從而達到降壓的目的[46-47]。纈沙坦可能通過核因子κB抑制Cx43的表達治療大鼠的腎性高血壓[48]。綜上，可通過調(diào)控Cx43表達或改善其分布的方式來靶向治療高血壓。

3.2靶向Cx43治療心律失常 研究表明，替米沙坦、肝細胞生長因子、胰島素樣生長因子1、匹諾布林、金絲桃苷均可通過增強心肌梗死大鼠Cx43表達而減少心律失常的發(fā)生[49-51]。其中匹諾布林、金絲桃苷通過提高Na+，K+-ATP酶和Ca2+，Mg2+-ATP酶活性，上調(diào)Cx43表達，從而減輕缺血再灌注大鼠心律失常[51]。匹諾布林可抗凋亡、抗氧化應激以及增加缺血心肌Cx43磷酸化，從而發(fā)揮心臟保護作用，改善心臟功能，減少心律失常，縮小心肌梗死面積。Cx43基因治療心肌瘢痕區(qū)可顯著降低心肌梗死后室性心動過速的發(fā)生率[52]。另有研究發(fā)現(xiàn)，生脈注射液聯(lián)合血塞通注射液可能通過降低心肌Cx43表達和改善心臟重構，提高心肌梗死大鼠心室顫動閾值[53]。蝙蝠葛堿也可改善Cx43重構，從而減輕心房顫動[54]。心肌梗死導致過度的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激未折疊蛋白反應和Cx43表達下降可增加心律失常易感性，降低心室顫動閾值。穩(wěn)心顆?？赡芡ㄟ^調(diào)節(jié)相關蛋白降解途徑保護Cx43，從而預防心律失常的發(fā)生[11]。可見，通過改變Cx43分布及其表達改善心律失常，為心律失常的防治提供新思路。

3.3靶向Cx43治療心肌梗死 美托洛爾可通過增加Cx43表達對心肌梗死后心肌細胞產(chǎn)生保護作用[55]。厄貝沙坦可通過抑制缺血心肌梗死引起的Cx43表達降低，改善缺血心肌Cx43重構，抑制心肌梗死所致的心律失常[56]。間充質(zhì)干細胞移植可通過上調(diào)Cx43和下調(diào)Cx45的表達來調(diào)控心肌梗死誘導的Cx43表達減少，Cx45表達增加[57]。庚醇后處理可能通過線粒體敏感性鉀離子通道抑制Cx43表達下降，從而治療心肌缺血再灌注損傷[58]。益氣活血藥(參芍片聯(lián)合復方丹參片)可通過提高Cx43表達，減小心肌梗死大鼠左心室內(nèi)徑和降低心肌梗死百分比，對心肌梗死后缺血心肌發(fā)揮保護作用[59]。調(diào)肝清心顆?？赡芡ㄟ^增加心肌供血和Cx43表達，縮小心肌梗死面積，降低心肌梗死發(fā)生率[60]。外源性磷酸肌酸是一種ATP緩沖液，在心肌缺血再灌注損傷心肌組織中發(fā)揮保護作用[61]。外源性磷酸肌酸可能通過抑制氧自由基產(chǎn)生，使Cx43表達增加，心電圖異常ST段和壞死心肌細胞減少，冠狀動脈血流恢復，從而恢復心肌的正常功能[62]。在心肌梗死病理過程中，梗死病灶內(nèi)Cx43的表達下調(diào)，肥厚組織中Cx43的表達上調(diào)。L和L/T型鈣通道阻滯劑可減輕心肌重構，其機制可能與選擇性調(diào)節(jié)心肌Cx43表達有關[63]。

另有研究發(fā)現(xiàn)，在缺血再灌注時加入Cx43磷酸化的調(diào)節(jié)劑——Rotigaptide可顯著縮小豬的心肌梗死范圍[19]。心肌梗死的發(fā)病機制涉及miRNA及其相關通路的復雜變化，包括miR-1、miR-133和縫隙連接通路。其中穩(wěn)心顆粒對Cx43的調(diào)節(jié)作用可能是其在基因水平治療心肌梗死的藥理機制之一[64]?？梢?，通過多途徑增加Cx43表達，可縮小心肌梗死面積，減輕心肌重構，成為靶向治療心肌梗死的趨勢。

4 小 結

Cx43在心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展中具有重要作用，以Cx43為靶點探索治療心血管疾病的藥物已取得一定進展。但病理條件下Cx43水平、磷酸化、分布及其對心血管疾病各階段的具體調(diào)控機制仍有待進一步研究和探索。通過藥物靶向作用于Cx43，調(diào)節(jié)其表達、磷酸化和分布狀態(tài)，恢復組織和器官的正常通訊水平，可延緩或逆轉(zhuǎn)心血管疾病的發(fā)生發(fā)展。以Cx43為作用靶點研發(fā)治療心血管疾病的新型藥物是未來的研究方向。