縫隙連接蛋白43與心律失常關(guān)系的研究進(jìn)展

焦華琛，劉春英，郭 麗

對(duì)于心律失常的病理機(jī)制，以往主要集中在離子通道與動(dòng)作電位方面，近十幾年，研究重心開始轉(zhuǎn)向細(xì)胞間的連接與電耦聯(lián)。其中，縫隙連接蛋白備受重視。

1 縫隙連接 (gap junction)

縫隙連接介導(dǎo)的細(xì)胞間信號(hào)傳遞在細(xì)胞之間的信號(hào)傳遞中具有重要的意義。它和細(xì)胞的旁分泌及自分泌一起，構(gòu)成了細(xì)胞間相互調(diào)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)?？p隙連接對(duì)了解細(xì)胞間的信號(hào)傳遞機(jī)制，以及在病理?xiàng)l件下的變化具有重要的意義，目前，縫隙連接已經(jīng)成為心律失常治療新的靶點(diǎn)。縫隙連接是目前發(fā)現(xiàn)的惟一一種允許相鄰細(xì)胞間直接進(jìn)行物質(zhì)交換的細(xì)胞膜通道，是相鄰細(xì)胞間電信號(hào)和小分子交換的通路。分子量＜1000或直徑＜1.0nm的離子或小分子均通過這一通道進(jìn)行交換［1］。

2 縫隙連接蛋白

縫隙連接基本組成單位是連接蛋白 (connexin，Cx)，根據(jù)分子量的不同分為21種，在心血管系統(tǒng)中表達(dá)的主要是Cx37、Cx40、Cx43。Cx43是六聚體結(jié)構(gòu)組成的親水性通道，電阻較低，有利于小分子、次級(jí)信號(hào)的傳遞，形成細(xì)胞間的代謝耦聯(lián)和電耦聯(lián)。細(xì)胞間的電信號(hào)正是通過六聚體形的結(jié)構(gòu)在心肌細(xì)胞間傳遞，參與心臟的電活動(dòng)。Cx43在心臟的表達(dá)特別豐富［2］，除了結(jié)組織 (指竇房結(jié)、房室結(jié)組織)和部分傳導(dǎo)系統(tǒng)外幾乎遍及整個(gè)心臟，被認(rèn)為是心臟間隙連接的特有組成成分。成人心室肌細(xì)胞只表達(dá)Cx43，且主要分布于細(xì)胞間的閏盤處。

3 縫隙連接與心律失常

現(xiàn)代研究表明:縫隙連接蛋白，特別是Cx43，與冠心病、心律失常、先天性心臟病等多種心血管疾病有密切的聯(lián)系?？p隙連接［3］定位的特點(diǎn)、數(shù)目、大小及互相連接的心肌細(xì)胞的幾何形狀促進(jìn)了電沖動(dòng)在縱向的優(yōu)勢傳導(dǎo)，是正常心肌沖動(dòng)向異性傳導(dǎo)的解剖學(xué)基礎(chǔ)?？p隙連接蛋白表達(dá)的改變以及形態(tài)分布的異?？梢饌鲗?dǎo)的異常，在傳導(dǎo)速度異常變化的基礎(chǔ)上，形成局部微折返，導(dǎo)致心律失常的發(fā)生。反復(fù)發(fā)作的陣發(fā)性心律失常與縫隙連接重構(gòu)之間形成惡性循環(huán)，彼此促進(jìn)，導(dǎo)致持續(xù)性心律失常。Rudy等［4］觀察到縫隙連接蛋白數(shù)量的減少使心肌的電傳導(dǎo)速度減慢，心肌各部位的興奮性不均一，收縮不一致可能導(dǎo)致單項(xiàng)阻滯?？p隙連接分布的空間性［5］和量的減少在致心律失常上有協(xié)同作用。在心臟限制性Cx43基因敲除小鼠中，Cx43的量減少59%時(shí)傳導(dǎo)速度并無改變，但當(dāng)Cx43減少達(dá)到18%并表現(xiàn)出空間性時(shí)，傳導(dǎo)速度減慢50%并且80%的小鼠可誘導(dǎo)出致死性室性心律失常。

除了室性心律失常，縫隙連接與心房纖顫的發(fā)生發(fā)展也有密切聯(lián)系。心房纖顫的起源和維持本身就是多因素的，Cx在不同時(shí)期參與了心房纖顫的發(fā)生和發(fā)展。在慢性心房纖顫中，縫隙連接和Cx的重構(gòu)主要作為結(jié)構(gòu)重構(gòu)的一部分參與了心房纖顫的維持;而在心房纖顫的開始，它們因?yàn)榫哂刑崆凹?dòng)的特點(diǎn)，所以可作為始動(dòng)因素觸發(fā)心律失常。Cx的研究不僅對(duì)心房纖顫的機(jī)制研究具有重要的意義，更重要的是為今后臨床預(yù)防和治療心房纖顫提供依據(jù)。

4 Cx43與心律失常

徐振平等［6］研究發(fā)現(xiàn):在正常心肌的縱切面上，Cx43呈簇狀分布于與心肌纖維長軸垂直的細(xì)胞端相接的閏盤部位。大鼠心肌缺血15min后，Cx43的分布就表現(xiàn)為顯著的改變，缺血中心區(qū)Cx43重排非常嚴(yán)重。缺血邊緣區(qū)也出現(xiàn)了Cx43向四周分散等情況。從缺血中心區(qū)到邊緣帶再到非缺血區(qū)，間隙連接蛋白Cx43陽性的破壞呈移行性或階梯性變化，越靠近缺血中心區(qū)Cx43的重排越明顯。這會(huì)使心肌電沖動(dòng)通過這些區(qū)域時(shí)出現(xiàn)傳導(dǎo)速度的不均一性增高，有助于小型折返激動(dòng)及微動(dòng)波分裂。

劉海蓮等［7］研究表明，持續(xù)給予低壓低氧6周的HPH大鼠，其右心室心肌因長期受到低氧和壓力超負(fù)荷的雙重刺激，心肌細(xì)胞中Cx43水平下降，分布不規(guī)則。Yeh等［8］在快速起搏心房犬的心房纖顫模型中發(fā)現(xiàn):在腔靜脈肌袖中起搏2周組Cx43增加了98%，起搏6～8周組Cx43增加了74%;相比而言，起搏2周組的Cx40減少47%，而起6～8周組Cx40卻增加了44%。

王榮等［9］觀察到:正常情況下，心肌細(xì)胞間存在著磷酸化和非磷酸化兩種狀態(tài)的Cx43。急性缺氧干預(yù)后，總Cx43表達(dá)量下降，去磷酸化Cx43蛋白表達(dá)無改變。但是在免疫熒光染色中觀察到去磷酸化Cx43的表達(dá)是下降的。據(jù)此推測生理狀態(tài)下磷酸化和非磷酸化的Cx43蛋白共同存在于細(xì)胞膜上，但僅磷酸化的Cx43構(gòu)成有功能的縫隙連接通道;而非磷酸化Cx43在細(xì)胞膜上作為一種縫隙連接儲(chǔ)備，當(dāng)有功能的磷酸化Cx43出現(xiàn)降解后，膜上的去磷酸化Cx43在磷酸激酶的作用下發(fā)生磷酸化，然后構(gòu)成有功能的縫隙連接。在急性缺氧時(shí)，膜上的去磷酸化Cx43大量內(nèi)化，形成有功能的磷酸化Cx43儲(chǔ)備減少，因此出現(xiàn)傳導(dǎo)功能下降。

Dolber等［10］認(rèn)為犬心房肌的明顯不同的阻抗和傳導(dǎo)速度是由于Cx43分布呈高度異質(zhì)性決定的。表達(dá)水平越高相鄰心房肌之間的這種傳導(dǎo)性能的差異可能越明顯，這樣就容易形成引起心房纖顫的折返環(huán)路。Gutstein等［11］解剖Cx43基因剔除的純合子鼠證明其心臟結(jié)構(gòu)和收縮功能均正常，但在2個(gè)月時(shí)均因自發(fā)室性心律失常而猝死。橫向和縱向心室傳導(dǎo)速度分別降低至55%和42%，各向異性比率比對(duì)照組明顯增加，據(jù)此認(rèn)為Cx43的縫隙連接通道缺失可使細(xì)胞間脫耦聯(lián)，后者則使異位病灶暴露或通過早期后除極觸發(fā)心律失常。

5 縫隙連接蛋白表達(dá)的藥物干預(yù)

目前，對(duì)于Cx43表達(dá)及其磷酸化程度與疾病關(guān)系的研究還處在基礎(chǔ)研究起始階段，研究多數(shù)以Cx43本身的結(jié)構(gòu)、生理功能、在電生理中的作用為主。作用靶點(diǎn)為連接蛋白的藥物較少，常見的有3大類［12］:第1類為縫隙連接耦聯(lián)抑制劑，多為親脂性藥物，如庚醇、辛醇、豆蔻腦酸等，主要機(jī)制是通過摻入脂質(zhì)雙分子層破壞縫隙連接的功能;第2類為縫隙連接耦聯(lián)激動(dòng)劑，目前僅有抗心律失常肽一種;第3類為影響蛋白本身生理過程的藥物，如福斯高林、他汀類藥物等，這些藥物通過不同途徑影響連接蛋白的合成、裝配、定位、降解，也是3大類藥物中惟一一類正式進(jìn)入臨床的藥物。

中藥對(duì)縫隙連接蛋白的研究目前仍處在起始階段，文獻(xiàn)僅見個(gè)別中藥復(fù)方對(duì)Cx40、Cx43表達(dá)的影響，對(duì)于中藥干預(yù)連接蛋白合成、表達(dá)、降解以及上下游調(diào)節(jié)尚未見系統(tǒng)報(bào)道，有待于在以后的研究中繼續(xù)開發(fā)。

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