鈣離子敏感受體與相關(guān)心血管疾病

劉　沖，宋婷婷，馮天瓊，董　波

1.遼寧中醫(yī)藥大學(xué)在讀碩士研究生(沈陽(yáng) 110000)；2.遼寧中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二醫(yī)院

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鈣離子敏感受體與相關(guān)心血管疾病

劉沖1，宋婷婷2，馮天瓊1，董波2

1.遼寧中醫(yī)藥大學(xué)在讀碩士研究生(沈陽(yáng) 110000)；2.遼寧中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二醫(yī)院

摘要：鈣離子敏感受體(CaSR)為G蛋白偶聯(lián)受體C家族成員，存在于多種動(dòng)物體內(nèi)，維持體內(nèi)鈣離子穩(wěn)態(tài)，調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化和凋亡等生理活動(dòng)，參與心血管、泌尿及腫瘤等多種系統(tǒng)疾病的病理過程。實(shí)驗(yàn)研究證明，調(diào)控CaSR的表達(dá)可有效干預(yù)疾病的病理過程，中醫(yī)中藥對(duì)心血管疾病有明確的療效，而這種療效與CaSR之間的聯(lián)系并不明確，研究中醫(yī)中藥對(duì)心血管疾病的療效與CaSR之間的關(guān)系，可能為臨床帶來新的治療手段。

關(guān)鍵詞：心血管疾病；中醫(yī)藥；鈣離子敏感受體；心力衰竭；心律失常；心肌梗死

鈣離子敏感受體(calcium-sensing receptor，CaSR)于1993年從牛甲狀旁腺中首次克隆成功[1]，此后成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。CaSR為G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)家族C組的成員之一，可通過感知細(xì)胞外鈣濃度([Ca2+]o)變化，參與系列的生理病理變化，生理過程如細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖及分化等，病理過程如心梗、心衰、心律失常等。

1CaSR的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

CaSR存在于肺小動(dòng)脈、心肌組織、主動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞、甲狀旁腺、胎盤、大腦、子宮、腎臟等組織中[2-3]，由1 078個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成，分為三個(gè)結(jié)構(gòu)域，即胞外結(jié)構(gòu)域(ECD)、跨膜結(jié)構(gòu)域、胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域(ICD)。

1.1胞外結(jié)構(gòu)域ECD含600-621個(gè)氨基酸，是與配體結(jié)合的主要部位，配體包括多價(jià)陽(yáng)離子、芳香族L型氨基酸和聚胺等，CaSR的激活與失活多發(fā)生于此結(jié)構(gòu)域[4]。

1.2跨膜結(jié)構(gòu)域此結(jié)構(gòu)域由250個(gè)氨基酸構(gòu)成，具有G蛋白偶聯(lián)受體特有結(jié)構(gòu)的特征，包含7個(gè)疏水性跨膜螺旋(transmembrane domains，TMDs)和3個(gè)胞內(nèi)環(huán)(intercellular loops，ICLs)[5]，此跨膜結(jié)構(gòu)域可通過非共價(jià)鍵相互作用參與受體的二聚化，以同型二聚體的的結(jié)構(gòu)形式表達(dá)[6]。

1.3胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域該結(jié)構(gòu)域由216個(gè)氨基酸構(gòu)成，包括TMD3個(gè)胞內(nèi)環(huán)的一部分和1個(gè)羧基尾部，每個(gè)CaSR有5個(gè)蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)和2個(gè)蛋白激酶A(protein kinase A，PKA)結(jié)合位點(diǎn)，蛋白激酶與其相應(yīng)位點(diǎn)結(jié)合便可發(fā)生磷酸化，激活下游的信號(hào)通路，是CaSR功能表達(dá)的重要區(qū)域[7]。

2CaSR生理功能及特性

2.1參與細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖和分化 CaSR可激活絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase，MAPK)，通過細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(Extracellular signal-regulated kinase，ERK)促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖與分化。有研究表明，CaSR具有促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖作用，CaSR的缺失會(huì)延遲神經(jīng)干細(xì)胞的分化[8]。

2.2參與細(xì)胞凋亡Ca2+在線粒體及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑細(xì)胞凋亡中起到關(guān)鍵作用。Bcl-2/Bax位于線粒體外膜上，參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)鈣離子濃度([Ca2+]ER)的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)；Bax作為細(xì)胞凋亡的促進(jìn)因子，過度表達(dá)會(huì)使促進(jìn)Ca2+通過IP3R通道從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中釋放。一方面導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的鈣剝奪，引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑細(xì)胞凋亡，另一方面，導(dǎo)致線粒體內(nèi)鈣超載，釋放細(xì)胞色素C，引起線粒體途徑細(xì)胞凋亡[9-10]。因此，可以說CaSR可通過調(diào)控細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度([Ca2+]i)間接調(diào)控細(xì)胞的凋亡過程[11]。

2.3心肌細(xì)胞中的作用CaSR于心房和心室中均有存在，在生理或病理狀態(tài)下，[Ca2+]o升高可使CaSR表達(dá)上調(diào)，激活磷脂酶-C(PLC)途徑，產(chǎn)生三磷酸肌醇(IP3)，并與三磷酸肌醇受體(IP3R)相互作用導(dǎo)致[Ca2+]i升高，增強(qiáng)心肌的活性，有研究證明，這種機(jī)制不同于Na+/Ca2+交換機(jī)制及電壓依賴型Ca2+通道所引起的[Ca2+]i升高[12]。

2.4生理?xiàng)l件下CaSR心肌表達(dá)水平的特殊規(guī)律不同年齡大鼠心肌組織中CaSR的表達(dá)水平有明顯的差異。大鼠出生后CaSR表達(dá)開始上升，4周后達(dá)到高峰，(8～16)周表達(dá)下降至出生時(shí)水平，此后表達(dá)又恢復(fù)到4周時(shí)水平，并長(zhǎng)期維持[13]。

2.5CaSR參與的其他生理功能CaSR參與機(jī)體的血鈣穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)[14]。CaSR的激活可以促進(jìn)胃泌素的釋放[15]。CaSR可通過感知[Ca2+]o間接調(diào)控神經(jīng)及腦的興奮性[16]。而在CaSR對(duì)胰島素分泌的影響方面[17]，研究結(jié)論有較大分歧[18]。

3CaSR與心血管系統(tǒng)疾病

3.1心肌梗死(myocardial infarction，MI)心肌梗死大鼠心肌CaSR表達(dá)顯著上升，并通過PLC-IP3途徑誘導(dǎo)細(xì)胞死亡[19]。心肌梗死后，M1型巨噬細(xì)胞中CaSR通過PLC-IP3途徑激活巨噬細(xì)胞內(nèi)的炎性小體，導(dǎo)致心肌細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)和膠原蛋白的分泌量增加，最終導(dǎo)致心肌重構(gòu)[20]。

3.2肺動(dòng)脈高壓(pulmonary hypertension，PH)細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的升高會(huì)促進(jìn)肺動(dòng)脈的收縮、肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞過度增殖和肺動(dòng)脈血管的重塑[21]。實(shí)驗(yàn)研究表明，CaSR在肺動(dòng)脈高壓病因的作用下表達(dá)上調(diào)，通過PLC-IP3途徑使細(xì)胞內(nèi)的鈣離子濃度上升和肺動(dòng)脈收縮，促進(jìn)肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞的增殖以及心肌細(xì)胞的纖維化，參與肺動(dòng)脈高壓的病理過程[22]。CaSR抑制劑NPS2143會(huì)明顯改善大鼠的右心室收縮壓、右心室的重塑和右心室肌細(xì)胞的纖維化[23]。拮抗CaSR的表達(dá)將會(huì)是肺動(dòng)脈高壓治療的新思路。

3.3心力衰竭(heart failutr，HF)心力衰竭病因復(fù)雜，其中心肌細(xì)胞的丟失在心衰的病理過程中具有重要的地位，凋亡為其中的一種形式[24]，CaSR可通過調(diào)控線粒體及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的鈣離子濃度調(diào)控心肌細(xì)胞的凋亡，在大鼠心衰造模過程中，心衰組大鼠與注射CaSR激動(dòng)劑(cahndol)的CaSR激動(dòng)劑組的凋亡相關(guān)蛋白表達(dá)水平相似，而CaSR抑制劑組的凋亡相關(guān)蛋白表達(dá)明顯較低。未來也許可以通過調(diào)控CaSR的表達(dá)來干預(yù)心衰的病理過程。

3.4心律失常心律失常發(fā)生的重要機(jī)制之一是折返激動(dòng)?？p隙連接蛋白的存在可保證心肌電生理活動(dòng)的同步性，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)外離子平衡異常，心臟電生理活動(dòng)的同步性受到破壞[25]。在特殊的病理狀態(tài)下，CaSR激活，使細(xì)胞外鈣內(nèi)流增加，細(xì)胞外鈣內(nèi)流增加會(huì)延長(zhǎng)動(dòng)作電位時(shí)程(action potential duration，ADP)第2時(shí)相的平臺(tái)期，導(dǎo)致ADP延長(zhǎng)[26]，心肌細(xì)胞的同質(zhì)性被破壞，導(dǎo)致心肌復(fù)極離散度的增加，為折返的形成提供了條件。

4展望

心肌組織中有CaSR的存在，參與機(jī)體多種生理活動(dòng)和病理過程，感知[Ca2+]o變化，通過特定的細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)途徑來調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞的功能，進(jìn)而影響心血管系統(tǒng)的生理病理過程。于臨床而言，可以調(diào)控CaSR的表達(dá)水平來干預(yù)心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸。陰陽(yáng)學(xué)說貫穿中醫(yī)理論體系。功能為陽(yáng)，物質(zhì)為陰；功能亢進(jìn)者為陽(yáng)，功能低下者為陰。陰?kù)o陽(yáng)躁… …陽(yáng)化氣，陰成形。在物質(zhì)層面上，CaSR的表達(dá)影響物質(zhì)的生成和分布，如蛋白的生成、離子的分布以及心肌細(xì)胞的增殖分化和凋亡，病理?xiàng)l件下會(huì)導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)的重塑；在功能層面上，CaSR的表達(dá)會(huì)影響組織器官及細(xì)胞的功能水平，如心肌的舒縮功能、心肌細(xì)胞的電生理活動(dòng)等。這些物質(zhì)與功能層面的變化是相互依賴，互根互用的，同時(shí)物質(zhì)與功能又可相互轉(zhuǎn)化，如心肌通過細(xì)胞增殖增強(qiáng)其收縮力，從而提高心臟的射血功能，又如心率過快會(huì)導(dǎo)致心肌細(xì)胞內(nèi)外離子分布的異常等。可將此種關(guān)系歸結(jié)為中醫(yī)陰陽(yáng)的范疇，體現(xiàn)了陰陽(yáng)之間的相互轉(zhuǎn)化，消長(zhǎng)平衡，而在此特殊的范疇內(nèi)，陰陽(yáng)關(guān)系的紐帶即是CaSR。

中醫(yī)中藥治療心血管疾病的療效可能會(huì)與CaSR存在某種聯(lián)系，運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)方法來明確此種聯(lián)系，將為心血管疾病的治療帶來新思路和方法。

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(本文編輯王雅潔)

(收稿日期：2015-12-02)

中圖分類號(hào)：R54R256

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.3969/j.issn.1672-1349.2016.07.013

文章編號(hào)：1672-1349(2016)07-0711-03

通訊作者：董波，E-mail：fine_dongbo@163.com

基金項(xiàng)目：遼寧省自然基金(No.2014020161)，課題名稱：鈣敏感受體參與慢性心衰大鼠心肌細(xì)胞凋亡的機(jī)制研究