付韞韜 趙慶彥

（武漢大學人民醫(yī)院心血管內(nèi)科 武漢大學心血管病研究所 心血管病湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430000）

心律失常是指心臟沖動的頻率、節(jié)律、起源部位、傳導速度或激動次序的異常。它是臨床常見的一類疾病，僅心房顫動(房顫)在中國的患病率就為0.77%，且房顫的發(fā)病率呈增長趨勢[1]。既往研究[2]表明，電生理變化(離子通道紊亂、早后除極化)、縫隙連接重塑和心肌纖維化增強是導致心律失常的重要機制，而近年來巨噬細胞調(diào)控離子通道在房性、室性和交界性等心律失常發(fā)生中所起作用備受關(guān)注，現(xiàn)就巨噬細胞調(diào)控離子通道在心律失常中的作用進行綜述。

1 心臟巨噬細胞來源及在正常傳導中的作用

巨噬細胞在整個身體組織中處于戰(zhàn)略位置，具有攝取和降解死細胞、碎片和外來物質(zhì)，協(xié)調(diào)炎癥過程的功能[3]，不僅如此，巨噬細胞在斑塊傳播、血栓形成以及動脈粥樣硬化的發(fā)展中亦起著重要作用[4]。心臟巨噬細胞既可來源于血液、脾臟及骨髓單核細胞[5]，也含有本身駐留的巨噬細胞，后者主要起源于胚胎發(fā)育過程中的卵黃囊和肝臟，大量存在于房室結(jié)區(qū)域，并由局部增殖維持[6]。在不同的胞外微環(huán)境下，巨噬細胞可分化為具有不同功能的表型，即極化。根據(jù)其活化狀態(tài)和發(fā)揮功能的不同，巨噬細胞可分為經(jīng)典活化型巨噬細胞(M1型)和替代活化型巨噬細胞(M2型)[7]。M1型巨噬細胞產(chǎn)生和分泌更高水平的促炎細胞因子：腫瘤壞死因子-α、白介素(interleukin，IL)-1α、IL-1β、IL-6、IL-12、IL-23和環(huán)氧合酶-2，以及低水平的IL-10，從而促進炎癥反應(yīng)。功能上M1型巨噬細胞具有較強的抗微生物和抗腫瘤活性，介導活性氧誘導的組織損傷，并損害組織再生和傷口愈合[8]，而IL-4、IL-13和IL-10等細胞因子還可通過IL-10受體激活信號傳導和轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)或通過IL-4受體α(IL-4Rα)激活STAT6來調(diào)節(jié)M2極化[7]。M2巨噬細胞具有抗炎作用[9]，參與維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)，并有強大的吞噬能力，清除碎片和凋亡細胞，促進組織修復(fù)、傷口愈合、血管生成和纖維化[10]。

一直以來，人們認為協(xié)調(diào)心臟電信號、穩(wěn)定心跳是特殊心肌細胞的工作，例如竇房結(jié)產(chǎn)生規(guī)律性的電沖動，協(xié)調(diào)心房收縮，然后通過房室結(jié)傳至心室，觸發(fā)心室收縮。而Hulsmans等[11]發(fā)現(xiàn)缺失巨噬細胞的小鼠的心跳緩慢而且不規(guī)律，通過進一步研究得出，心臟巨噬細胞通過連接蛋白43(connexin 43，Cx43)與心臟傳導細胞產(chǎn)生縫隙連接，并與它們同步去極化，研究者使用他莫昔芬特異性抑制小鼠巨噬細胞Cx43的表達，7 d后分析發(fā)現(xiàn)，在Cx3cr1Cx43-/-小鼠中，PR間期、房室結(jié)有效不應(yīng)期和心室有效不應(yīng)期顯著延長，并且Cx3cr1Cx43-/-小鼠的起搏速度也較對照組減慢。而在含有巨噬細胞的小鼠中，巨噬細胞去極化會改善房室結(jié)的傳導[12]。由此可見，巨噬細胞促進了心臟電信號的傳導，在維持心跳穩(wěn)定中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

2 巨噬細胞調(diào)控離子通道的研究進展

2.1 電壓門控鈣通道

電壓門控鈣通道最初分為低壓和高壓激活鈣通道，但根據(jù)不同的藥理學、電壓依賴性和動力學性質(zhì)以及單通道電導，又進一步細分為L型、N型、PQ型、R型和T型鈣電流[13]，T型屬于低電壓激活鈣通道，L型、N型、PQ型和R型屬于高電壓激活鈣通道[14]。

巨噬細胞移動抑制因子(macrophage migration inhibitory factor，MIF)由巨噬細胞、血管平滑肌細胞和心肌細胞等細胞分泌，是一種多向性細胞因子，也是炎癥反應(yīng)的起始因子，可以調(diào)節(jié)其他促炎因子如腫瘤壞死因子-α、IL-1和α干擾素的釋放。Wan等[18]將186例房顫患者設(shè)為試驗組，103例健康人設(shè)為對照組，根據(jù)房顫發(fā)作持續(xù)時間不同將房顫患者分為陣發(fā)性房顫組、持續(xù)性房顫組和永久性房顫組，通過分析空腹靜脈血發(fā)現(xiàn)，房顫患者的血清MIF濃度要高于健康人，而logistic回歸分析表明，血清MIF水平與房顫有關(guān)，并且永久性房顫組、持續(xù)性房顫組和陣發(fā)性房顫組患者的血清MIF濃度呈依次遞減型。T型鈣通道介導的T型鈣通道電流(ICa，T)是心肌細胞0期動作電位的快速的內(nèi)向離子流，可以促進心肌細胞去極化，研究表明重組MIF可抑制小鼠心房肌細胞中ICa，T的激活，并通過降低ICa，T的α1G亞基和α1H亞基mRNA的表達，降低了ICa，T的通道密度[18]。Rao等[19]分別使用20和40 nmol/L重組MIF處理心房肌細胞24 h，并記錄了-80～+60 mV點位下誘發(fā)的全細胞Ca2+電流，發(fā)現(xiàn)與對照組相比，實驗組的電流峰值顯著下降[對照組：(-27.9±3.4) pA/pF；實驗組：(-17.5±2.9) pA/pF]，推斷巨噬細胞可能通過分泌MIF影響ICa，T，進而對房顫的發(fā)生產(chǎn)生影響。

2.2 鉀通道

鉀通道普遍存在于幾乎所有的生命中，并執(zhí)行不同的功能。鉀通道主要分為三大類：電壓門控型鉀通道、內(nèi)向整流型鉀通道和串聯(lián)孔域型鉀通道[20]。

急性心肌梗死后巨噬細胞分泌的細胞因子(如IL-1β)以心肌細胞為靶目標，可以通過減少復(fù)極化鉀離子外向電流(Ito)、Cx43表達等活動誘導心電生理重塑[2]。Monnerat等[21]將小鼠心室肌細胞與10 ng/mL的IL-1β共同孵育24 h，以0.5 Hz或3 Hz頻率起搏心室肌細胞，10 min后測量自發(fā)收縮事件的數(shù)量，在無IL-1β(對照)的情況下孵育的細胞只有少量的自發(fā)收縮事件，而IL-1β組的自發(fā)收縮數(shù)量則顯著增強。進一步研究發(fā)現(xiàn)糖尿病小鼠心臟巨噬細胞中Toll樣受體2和NLRP3炎性小體的激活介導了IL-1β的產(chǎn)生。IL-1β通過減少瞬時Ito和增加鈣內(nèi)流，從而導致心室復(fù)極化速度減慢，使糖尿病小鼠對心律失常的易感性增加。

中電導鈣激活鉀通道(KCa3.1)隨著細胞內(nèi)Ca2+濃度的升高而開放，繼續(xù)維持膜電位，正反饋性維持Ca2+內(nèi)流[22]。Fei等[23]通過結(jié)扎8周齡雄性C57BL/6小鼠冠狀動脈左前降支建立小鼠心肌梗死模型，術(shù)后給予小鼠皮下注射KCa3.1通道阻斷劑TRAM34(120 mg/kg，實驗組)和同體積的vehicle(120 mg/kg，對照組)直至小鼠死亡。發(fā)現(xiàn)心肌梗死后小鼠巨噬細胞數(shù)量顯著增加，并且KCa3.1的表達上調(diào)幅度超過了60倍，通過蛋白印記分析和免疫熒光發(fā)現(xiàn)：KCa3.1主要通過巨噬細胞表達而非心肌細胞或成纖維細胞。體外研究表明，TRAM34顯著縮短了與M1型巨噬細胞形成縫隙連接的小鼠心室肌細胞動作電位持續(xù)時間，縮短了QT間期，而對于單獨培養(yǎng)的心室肌動作電位持續(xù)時間則無顯著影響。與體外結(jié)果一致，體內(nèi)KCa3.1阻斷劑顯著縮短心肌梗死后QTc間期延長時間和降低心律失常發(fā)生率，結(jié)果表明巨噬細胞通過縫隙連接和KCa3.1激活促進心肌梗死后心律失常。巨噬細胞的離子通道(特別是KCa3.1)可能是治療心肌梗死后心律失常的有前途的靶點。

2.3 電壓門控鈉通道

目前研究發(fā)現(xiàn)，在哺乳動物中，電壓門控鈉通道含有9種α亞基(Nav1.1～Nav1.9)和5種β亞基(β1～β4和β1B)，具體而言，Nav1.1、Nav1.2、Nav1.3和Nav1.6是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的主要鈉通道，Nav1.4主要表達于骨骼肌，Nav1.5主要表達于心臟，Nav1.7、Nav1.8和Nav1.9主要分布于外周神經(jīng)系統(tǒng)[24]。鈉離子內(nèi)流是心肌細胞動作電位0期快速去極化的主要原因，它觸發(fā)整個心肌動作電位的啟動和傳播，并在心肌細胞的興奮和心臟沖動的傳導中起著核心作用[25]。增加鈉通道會延長動作電位持續(xù)時間，延遲心臟復(fù)極時間，并引起長QT綜合征；而減少鈉離子通道則會降低心臟興奮性，減慢傳導速度，甚至誘發(fā)Brugada綜合征、病態(tài)竇房結(jié)綜合征等心律失常疾病[26]。近年來關(guān)于鈉通道的研究重點主要集中在鈉相關(guān)基因的改變導致鈉通道功能的增加或者喪失，從而引起各種心律失常疾病，巨噬細胞調(diào)控鈉通道則相對較少，這或許是未來研究的一個新的突破點。

3 總結(jié)與展望

綜上所述，巨噬細胞可通過分泌細胞因子、形成縫隙連接等調(diào)控離子通道表達，影響通道電流密度，從而參與房性、室性等心律失常的發(fā)生，但巨噬細胞調(diào)控離子通道致心律失常作為一個新興的研究領(lǐng)域，其影響心臟傳導的具體機制，以及固有巨噬細胞和單核細胞衍生的巨噬細胞電生理特性的差異等問題尚未解決，仍需進一步的深入研究，從而對心律失常的發(fā)生機制乃至巨噬細胞的生物學功能有新的認識，為臨床治療提供新的方向。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突