KCND3基因與心房顫動(dòng)

蔡夏云，李衛(wèi)華

KCND3基因與心房顫動(dòng)

蔡夏云1，2，李衛(wèi)華1，2

心房顫動(dòng)（房顫）是臨床中常見的持續(xù)性心律失常［1］。橫斷面調(diào)查［2］顯示房顫的發(fā)病率自1990年來(lái)顯著增高。研究表明［3］在2001～2012年的11年內(nèi)，中國(guó)房顫的發(fā)病率增加了20倍，房顫相關(guān)性卒中增加了13倍，約五分之一的中國(guó)成年人有房顫風(fēng)險(xiǎn)，且隨年齡增加而增加。房顫不僅危害著國(guó)民的健康，也對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成了重大負(fù)擔(dān)。相比男性房顫患者，女性患者的年齡更大、癥狀更多、卒中的風(fēng)險(xiǎn)也更高［4］。由于缺乏對(duì)房顫的有效的一級(jí)預(yù)防，當(dāng)代治療側(cè)重于對(duì)血栓栓塞的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、適當(dāng)?shù)目鼓?、?duì)癥治療以及心血管危險(xiǎn)因素的積極控制［5］。雖然目前房顫可以通過(guò)射頻消融術(shù)治療，但其成功率及復(fù)發(fā)率報(bào)導(dǎo)不一，提示我們對(duì)射頻消融治愈房顫不能過(guò)于樂觀［6］。值得注意的是，這一疾病還與高血壓、冠心病、心力衰竭、心臟瓣膜疾病、心肌病等密切相關(guān)。而房顫的發(fā)病機(jī)制錯(cuò)綜復(fù)雜，目前仍未完全了解，嚴(yán)重制約了房顫的防治，因此應(yīng)積極闡明其發(fā)生發(fā)展中的相關(guān)機(jī)制，為防治提供新的途徑。KCND3基因在Brugada綜合征發(fā)病機(jī)制中起了重要作用，而它與房顫的關(guān)系也逐漸引起人們關(guān)注。本文對(duì)近年來(lái)房顫與KCND3基因相關(guān)性研究取得的進(jìn)展作一綜述。

1 KCND3基因多態(tài)性

眾多研究表明遺傳因素是房顫的重要發(fā)病機(jī)制，通過(guò)基因連鎖分析和全基因組關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)了眾多房顫的致病基因和易感基因，目前已發(fā)現(xiàn)多個(gè)位點(diǎn)和基因的突變可以導(dǎo)致房顫，而其中離子通道的突變更是引人注目。

有學(xué)者［7］病例進(jìn)行研究，用KCND3轉(zhuǎn)染293細(xì)胞，證明了KCND3上的兩個(gè)錯(cuò)義突變（p.Val392Ile 以及p.Gly600Arg）可擾亂Ito電流，并可致不明原因的猝死。另有學(xué)者發(fā)現(xiàn)［8］，Kv4.3-L450F與Kv4.3-G600R突變均能增大峰值Ito電流密度，相關(guān)的模型也顯示這一變化與動(dòng)作電位時(shí)程縮短有關(guān)。Olesen等［9］在持續(xù)性孤立性房顫患者中發(fā)現(xiàn)了A545P突變，用CHO-K1細(xì)胞表達(dá)Kv4.3-A545P，膜片鉗技術(shù)顯示，與野生型相比較，峰值電流密度增加且失活速度較慢，說(shuō)明增加鉀電流增強(qiáng)了房顫的易感性。另外對(duì)192例早發(fā)的孤立性房顫患者進(jìn)行基因篩查，發(fā)現(xiàn)在這些患者中KCND3突變率相比6503例對(duì)照者更高［10］。

2 Ito通道的結(jié)構(gòu)及功能

KCND3位于1p13.2［11］。瞬時(shí)外向鉀電流（Ito）在心房和心室肌復(fù)極早期階段發(fā)揮了重要作用，通道由4個(gè)α亞基組成［12］，α亞基有6次跨膜螺旋（S1-S6），包括S4電壓感受區(qū)域、S5-S6組成的孔道核心區(qū)域、N端以及C端，許多調(diào)節(jié)蛋白和細(xì)胞內(nèi)第二信使信號(hào)都參與了Ito的調(diào)節(jié)［13］。Pioletti等［14］提出的X射線晶體學(xué)和小角度X射線散射數(shù)據(jù)表明KChIP1-Kv4.3 N末端細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域是復(fù)雜的十字形八聚物并帶有兩個(gè)主要的相互作用位點(diǎn)：一是獨(dú)特Kv4通道N-末端疏水性鏈段和由鉀通道相互作用蛋白（KChIP）H10螺旋的位移形成疏水口袋之間的相互作用位點(diǎn)，可影響通道的通行；二是由一個(gè)T1的組件域環(huán)路和KChIP的H2螺旋形成的位點(diǎn)，可影響通道門控以及鈣結(jié)合，并與KChIP折疊和復(fù)合物的形成密切相關(guān)。有研究［15］描述了hKChIP2在爪蟾卵母細(xì)胞中的克隆和組織分布，northern印跡雜交結(jié)果顯示，hKChIP2在成人心房和心室中心肌表達(dá)，而不在胎兒心臟表達(dá)；當(dāng)hKv4.3 與hKChIP2共表達(dá)可以增大電流振幅，減慢失活，并增加了hKv4.3失活通道的恢復(fù)，表明hKv4.3/hKChIP2通道更接近于心外膜Ito1，hKChIP2是一個(gè)真正的Ito1β亞基。

3 房顫時(shí)Ito通道變化

Brundel等［16］對(duì)房顫患者右心耳鉀通道的mRNA及蛋白含量進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)無(wú)論是永久性房顫或是陣發(fā)性房顫，Kv4.3的mRNA及蛋白含量都比對(duì)照組明顯減少。有研究顯示［17］，房顫患者右心耳Kv4.3的mRNA含量較竇性心律者低，慢性房顫患者通過(guò)下調(diào)kv4.3而減少Ito通道密度，基因表達(dá)在電重構(gòu)中起一定作用，但不影響Kv1.5。而有學(xué)者［18］對(duì)SD大鼠施以不同頻率的電刺激，觀察到短期的高頻率心房刺激可能頻率依賴性地改變Kv1.5、Kv4.2和Kv4.3的mRNA水平，Kv1.5mRNA增加，而Kv4.2和Kv4.3通道m(xù)RNA含量則減少。研究表明［19］，不論是陣發(fā)性房顫或慢性房顫，Ito電流密度皆減少，但相比陣發(fā)性房顫，慢性房顫階段Ito有所增加；說(shuō)明在房顫演變的不同階段， 心房肌細(xì)胞Ito具有不同的重構(gòu)特征。

4 KCND3有關(guān)的治療研究與展望

Boczek1［20］等研究了腦信號(hào)蛋白3A（SEMA3A）與Brugada綜合征的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)SEMA3A蛋白有34個(gè)氨基酸，包含6個(gè)半胱氨酸，是一個(gè)抑制劑胱氨酸結(jié)（ICK）多肽，類似于無(wú)脊椎動(dòng)物的毒素hanatoxin，不僅調(diào)節(jié)心臟神經(jīng)支配，也可以調(diào)節(jié)Ito電流密度并使其保持復(fù)極梯度，防止?jié)撛诘闹旅孕穆墒С?，證明SEMA3A是Kv4.3（Ito）通道的天然存在的蛋白抑制劑，并可能是BrS的易感基因。

有學(xué)者研究表明［21］，血管緊張素1型受體可與Ito形成復(fù)合物，當(dāng)受到血管緊張素Ⅱ刺激時(shí)，血管緊張素1型受體可以改變細(xì)胞表面上的Kv4.3通道調(diào)制門控性質(zhì)，并調(diào)節(jié)其細(xì)胞內(nèi)定位。另有研究用編碼Kv4.3的cDNA轉(zhuǎn)染CHO細(xì)胞，檢測(cè)氟哌啶醇對(duì)通道的影響，結(jié)果表明，氟哌啶醇未抑制Kv4.3的峰值幅度，但可加速Kv4.3的失活衰減率，其對(duì)Kv4.3的影響可由Kv4.3電流的去極化脈沖時(shí)間估計(jì)，氟哌啶醇以濃度依賴的方式加速Kv4.3失活和激活動(dòng)力學(xué)的衰減率，由此降低時(shí)間-峰值，氟哌啶醇對(duì)Kv4.3的拮抗作用不僅通過(guò)在去極化期間與Kv4.3的相互作用，也通過(guò)在膜電位亞閾值條件下加速關(guān)閉狀態(tài)的失活。

5 小結(jié)

房顫的致病機(jī)制仍不明了，對(duì)其尚缺乏有效的一級(jí)預(yù)防和二級(jí)預(yù)防手段，KCND3的突變可引起Ito的改變，從而導(dǎo)致心臟的電重構(gòu)。因此，需要更多的證據(jù)以探討KCND3基因的生理功能和調(diào)控機(jī)制，為理解房顫的發(fā)病機(jī)制提供新的思路，為房顫個(gè)體化治療提供新的藥物靶點(diǎn)。

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本文編輯：張靈

R541.75 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

1674-4055（2016）03-0383-02

1361000 廈門，廈門大學(xué)附屬第一醫(yī)院心內(nèi)科；2351000 福州，福建醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院心內(nèi)科

李衛(wèi)華，E-mail：liweihua@medmail.com.cn

10.3969/j.issn.1674-4055.2016.03.41

Turnow在人心房肌細(xì)胞和CHO細(xì)胞共表達(dá)Kv4.3或Kv4.3/ KChIP2（對(duì)照）和二肽基肽酶10（DPP10）進(jìn)行研究，使用膜片鉗技術(shù)和藥理學(xué)研究Ito電流，觀察到心房肌細(xì)胞中有一電壓依賴性、緩慢失活的后期電流，在表達(dá)Kv4.3/ KChIP2+DPP10的CHO細(xì)胞中可以觀察到相似的電流，而在表達(dá)Kv4.3+DPP 或Kv4.3/KChIP2+DPP6-S的細(xì)胞則無(wú)，使用Kv4通道阻滯劑觀察到Kv4.3/ KChIP2+DPP10的CHO細(xì)胞和人心房肌細(xì)胞的Kv4.3電流減少，表明DPP10a與Kv4.3通道相互作可能會(huì)影響心房動(dòng)作電位后期復(fù)極化階段。

有研究以冷誘導(dǎo)RNA結(jié)合蛋白（CIRP）敲除的大鼠為對(duì)象，超聲心動(dòng)圖與組化顯示其心臟結(jié)構(gòu)與功能正常，但心電圖顯示其QT間期較野生型縮短，而其PR間期、RR間期和QRS波群無(wú)明顯改變，膜片鉗技術(shù)顯示Ito電流密度顯著上升，該改變與通道激活、失活、再激活無(wú)關(guān)，蛋白印跡發(fā)現(xiàn)CIRP敲除可上調(diào)Ito蛋白水平，表明CIRP可與KCND2、KCDN3的mRNA結(jié)合，并影響其轉(zhuǎn)錄，從而通過(guò)瞬時(shí)外向鉀通道調(diào)控心臟復(fù)極化過(guò)程。

Tan等以表達(dá)KV4.2/Kv4.3帶或不帶KChIP2的HEK293細(xì)胞和大鼠心肌為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，用一系列的方法分析了多壁碳納米管（MWNTs）對(duì)Kv4/Ito通道動(dòng)力學(xué)、電流密度、表達(dá)和運(yùn)輸?shù)挠绊?，并運(yùn)用透射電子顯微鏡觀察HEK293細(xì)胞和心肌細(xì)胞中多壁碳納米管的內(nèi)化，結(jié)果表明，多壁碳納米管可能從質(zhì)膜的胞內(nèi)側(cè)抑制Kv4/Ito信道活動(dòng)，延遲膜復(fù)極化并導(dǎo)致心動(dòng)過(guò)緩，而延遲復(fù)極、迷走神經(jīng)緊張性增高和局灶性心肌炎癥可能是碳納米管誘導(dǎo)緩慢性心律失常的基礎(chǔ)。有學(xué)者使用熒光光譜法、等溫量熱法及對(duì)接模擬，證明鉀電流活化劑NS5806可以以鈣依賴性的方式結(jié)合于KChIP3的C末端的疏水性部位，并確定KChIP3和Kv4.3的疏水N末端之間的關(guān)聯(lián)是鈣依賴性的，NS5806增加KChIP3和Kv4.3 N末端之間的親和力，這一作用與鈣離子的存在與否無(wú)關(guān)，KChIP3的酪氨酸或苯丙氨酸突變可以消除Kv4.3在位點(diǎn)1的增強(qiáng)作用，動(dòng)力學(xué)研究顯示NS5806降低了KChIP3和KV4.3N末端的解離率，該研究證明了NS5806直接與KChIP3相互作用，并通過(guò)螺旋10重新定向調(diào)節(jié)該鈣結(jié)合蛋白和Kv4.3通道上KChIP3 T1的域之間的相互作用。以上研究可能為房顫治療提供了新的視角。