鈣質沉積與房顫發(fā)生機制的相關性研究

湯 陽 王永霞 邢作英

（1 河南中醫(yī)藥大學碩士研究生2015級，河南 鄭州 450000；2 河南中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院心血管內科，河南鄭州 450000）

一般情況下，細胞內、外的Ca2+濃度是保持均衡的?，F(xiàn)代醫(yī)學研究證實，當細胞內 Ca2+濃度持續(xù)增加，引起細胞興奮，收縮脫偶聯(lián)，就會導致高血壓、心律失常、心肌梗塞、心力衰竭、猝死等疾病的發(fā)生，近年來稱之為細胞內的鈣質沉積或鈣離子內流。

人體Ca2+濃度升高可引起細胞內線粒體及細胞質功能的改變，Ca2+會集中于線粒體中，與含磷酸根的物質結合生成磷酸鈣，而磷酸鈣的不可溶性決定其過度堆積會影響線粒體正常的能量代謝，進而影響機體乃至心臟，造成心房重塑和心功能的下降。另一方面，Ca2+過度堆積也會影響心臟的正常電生理活動。多種Ca2+通道蛋白存在于心肌細胞內，近年來，鈣超載及鈣質沉積對房顫的影響也越來越被人們所關注。房顫的發(fā)生伴隨著心房率的增加，同時會引起細胞內Ca2+負荷增加，造成鈣超載及鈣質沉積，加速房顫的發(fā)生。陳勁進等[1]通過對慢性風濕性心臟病伴永久性房顫或竇律患者的心房肌細胞內游離Ca2+濃度進行測定，認為永久性房顫患者心房肌細胞內存在鈣質沉積，而Ca2+/CaMK II信號通路的存在是維持永久性房顫重要的病理生理基礎之一。

房顫時持續(xù)快速心房率會產(chǎn)生細胞內鈣超載，其可能機制包括心房快速去極化、T-型Ca2+內流增加、肌漿網(wǎng)Ca2+-ATP酶mRNA表達下降等諸多因素。而Ca2+內流的高速率及細胞適應性反應的缺乏所引起的鈣質沉積可能會抑制心肌細胞活力，通過負反饋機制，引起L型Ca2+流顯著的功能性下降，并誘導L型鈣通道蛋白表達的下調，從而引發(fā)通道結構本身的變化。這就使細胞內Ca2+濃度下降，動作電位平臺期縮短，心房電生理重構（EPR）發(fā)生，房顫得以復發(fā)、維持。

1 鈣循環(huán)及鈣質沉積

1.1 蘭尼堿受體與鈣超載 蘭尼堿受體、肌質網(wǎng)Ca2+-ATP酶、受磷蛋白和三磷酸肌醇受體是目前已知的心肌肌質網(wǎng)上的鈣調節(jié)蛋白。其中作為鈣觸發(fā)肌質網(wǎng)鈣釋放的主要途徑的是蘭尼堿受體鈣通道（RyR），其在維持心肌細胞內Ca2+平衡中起決定性作用。RyR共有3個亞型，RyR3在心肌細胞中占主導，最新研究報道對RyR在房顫病人心房肌中的表達觀點不一，Lai認為[2]RyR mRNA在房顫患者中無改變；Ohkusa等[2]在房顫持續(xù)6個月以上患者中發(fā)現(xiàn)，RyR mRNA和RyR的Ca2+最大結合量均較正常降低；也有研究認為RyR mRNA在房顫病人中表達較正常增加。IP3與RyR2 mRNA表達上調可能與參與了CICR的正反饋機制有關。而RyR2 mRNA表達下降認為可能是IP3R表達增加的一種代償性反應。IP3 R和 (或)RyR表達的異常，Ca2+-ATP酶表達下調均可能導致細胞內鈣平衡失調，造成細胞內鈣超載加重。Blayney[3]在快速起搏犬右心房的房顫模型研究中發(fā)現(xiàn)，實驗組中RyR受體開放性較對照組明顯升高，從而推測RyR受體開放性增加是引起舒張期細胞肌質網(wǎng)Ca2內流增加，導致房顫的主要原因。FKBP12.6輔助蛋白 (鈣釋放通道穩(wěn)定蛋白FK506結合蛋白12.6)能夠阻止舒張期蘭尼堿受體離子通道的開放，從而阻止蘭尼堿受體的過度磷酸化，而FKBP12.6輔助蛋白的缺乏則會引起舒張期蘭尼堿受體離子通道開放較正常增多，肌質網(wǎng)Ca2+內流，使心室舒張期Ca2+增加，因而延長了動作電位平臺期，復極延長，導致延遲后除極，從而誘發(fā)房顫[4-6]；Fauconnier等[7]通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，通過對FKBP12.6基因的剔除，實驗組小鼠房顫發(fā)生率明顯高于對照組，進而進一步證明FKBP12.6蛋白的缺乏對于房顫發(fā)生機制的研究有著重要的臨床意義。

1.2 受磷蛋白、肌質網(wǎng)Ca2+-ATP酶與鈣質沉積 Ca2+-ATP酶活動消耗ATP水解產(chǎn)生的能量，受磷蛋白通過與肌質網(wǎng)Ca2+-ATP酶的結合形成聚合體調控著肌質網(wǎng)Ca2+-ATP酶活動，受磷蛋白的多少決定了肌質網(wǎng)Ca2+-ATP酶的Ca2+活躍程度，受磷蛋白的過度磷酸化可導致肌質網(wǎng)Ca2+-ATP酶的活性增高，Ca2+回收增加，Ca2+內流增加，導致鈣超載，而去磷酸化則導致Ca2+的親和力下降，Ca2+回收減少[8]。目前對于受磷蛋白與肌質網(wǎng)Ca2+-ATP酶在房顫發(fā)生時的表達變化觀點不一致，二者之間的調控機制目前尚不明確，也有臨床研究發(fā)現(xiàn)，房顫患者的心房肌質網(wǎng)Ca2+-ATP酶信使 RNA和蛋白表達較正常人明顯降低，受磷蛋白信使 RNA表達未見明顯異常[7]；Schotten等[9]對59例行二尖瓣手術患者的右心房組織活檢標本研究發(fā)現(xiàn)，心房肌質網(wǎng)Ca2+-ATP酶信使RNA和受磷蛋白信使 RNA表達與正常人組對比未見明顯差異。Hoit等[10]以400 bpm快速起搏犬心房建立房顫模型房顫，結果表明，左心房肌質網(wǎng)Ca2+-ATP酶信使RNA較對照組無明顯差異，但受磷蛋白水平顯著下降。由以上實驗研究推論，受磷蛋白的下降是心房應對房顫的一種代償性調節(jié)，進一步說明受磷蛋白在鈣質沉積過程中發(fā)揮重要作用。

1.3 三磷酸肌醇受體與鈣質沉積 三磷酸肌醇（IP3）由是由磷脂酶C催化磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸水解產(chǎn)生的一種重要的細胞內第二信使分子，其主要作用是誘發(fā)Ca2+從細胞內釋放，快速增加細胞液中Ca2+的濃度，因此對細胞反應起著重要的調節(jié)作用。IPA3有4個亞型，以IP3R1釋放Ca2+能力最強。 在夏小杰等[10]、Yamada等[11]的研究中發(fā)現(xiàn)，持續(xù)性房顫病人IP3基因表達較正常人有所增加。但近期有研究發(fā)現(xiàn)，正常心肌細胞肌質網(wǎng)上三磷酸肌醇受體表達很少，其作用目前尚不明確。有學者認為，三磷酸肌醇受體或許并不直接參與鈣離子循環(huán)，而通過參與細胞信號轉導表達。Schlossmann[12]研究發(fā)現(xiàn)三磷酸肌醇受體的信使RNA表達在慢性房顫患者中明顯增加。郭繼鴻等[13]對建立犬房顫模型研究表明，單純房顫組的三磷酸肌醇受體表達較對照組明顯增加，進一步證明房顫患者三磷酸肌醇受體表達增加可能與房顫時細胞內鈣沉積存在正相關，并進一步加速細胞內Ca2+的信號轉導。

2 鈣質沉積與心房肌的電重構

多項研究表明，在房顫發(fā)生過程中，心房電重構重構和心房肌的結構重構可導致房顫進一步持續(xù)存在。其中心房肌的電重構與Ca2+轉運關系密切：心房肌細胞內肌漿網(wǎng) (SR)在胞漿內Ca2+轉運中起著重要的調控作用，影響了房顫的發(fā)生和維持。心房肌細胞內肌漿網(wǎng)通過Ca2+-ATP酶、受磷蛋白，蘭尼堿受體等鈣調節(jié)蛋白影響心肌細胞內游離Ca2+的濃度，維持細胞內鈣平衡。Lai等[14]通過研究持續(xù)性房顫者發(fā)現(xiàn)其細胞內肌漿網(wǎng)Ca2+-ATP酶的mRNA表達明顯下降，而受磷蛋白、蘭尼堿受體和肌集鈣蛋白的mRNA表達較正常人無明顯異常。Ohkusa[15]研究二尖瓣病變引起的慢性房顫患者發(fā)現(xiàn)雙側心房肌肌漿網(wǎng)中蘭尼堿受體最大結合位點減低，肌漿網(wǎng)內Ca2+-ATP酶和蘭尼堿受體的mRNA表達較正常人組下降明顯。Wu WF[16]認為慢性房顫患者肌漿網(wǎng)內的Ca2+-ATP酶和蘭尼堿受體的mRNA表達明顯下降，受磷蛋白和肌集鈣蛋白的mRNA轉錄水平較對照組無明顯差異，以上研究結果說明慢性房顫可導致患者肌漿網(wǎng)中Ca2+釋放及重吸收功能下降。而長期的肌漿網(wǎng)重吸收功能障礙會進一步加重細胞內Ca2+超載，從而使鈣激活的鉀離子流和氯離子流進一步增加，進而使心房不應期縮短加劇，雖然發(fā)生較晚，但這一進程使心房肌電重構進一步加重，對房顫的延續(xù)有著重要的影響。另外，長期的房顫可導致心房肌細胞Ca2+超載進一步加重以及肌漿網(wǎng)中的釋Ca2+釋放功能異?？赡苁狗款澽D復竇性心律后心房收縮功能障礙顯著增加，甚至可能處于一種抑頓狀態(tài)，又因為長期房顫患者肌漿網(wǎng)中Ca2+-ATP酶和蘭尼堿受體的基因表達發(fā)生異常，所以與短期房顫患者比較，長期房顫復律后心房功能障礙的恢復的時間也相對較長，這也可能是導致長期房顫患者轉復后房顫的再發(fā)較多的原因之一。

4 鈣超載與心房重構

Ausma[17]建立羊房顫模型發(fā)現(xiàn)，光鏡下可觀察到房顫時心肌細胞體積增加，糖原聚集，肌小節(jié)缺失。Wouters[18]研究發(fā)現(xiàn)心臟瓣膜病合并房顫的患者心房肌細胞結構的改變也主要體現(xiàn)在細胞肥大、肌小節(jié)缺失和糖原的積聚。Ausma等[17]也在電鏡下發(fā)現(xiàn)了一些細胞超微結構的變化，包括收縮單元缺失，肌小節(jié)殘余結構的出現(xiàn)，糖原的聚集等變化。并且在發(fā)生肌溶解的區(qū)域，細胞內肌漿網(wǎng)有序性缺失，并伴有大量線粒體的出現(xiàn)，這些線粒體在形態(tài)與大小上變化明顯，而線粒體峭未見明顯退行性改變，閏盤較正常人無明顯變化，部分可見少量T管膜出現(xiàn)內陷性改變。伴隨房顫時間的不斷延長，微觀改變明顯增加，對房顫持續(xù)16周以上的患者研究發(fā)現(xiàn)，50%以上的房顫患者心肌細胞出現(xiàn)了肌溶解等改變[19-20]。近期研究發(fā)現(xiàn)，Ca2+濃度的變化是引起房顫電重構和結構重構的重要原因[21]。多項研究認為，在房顫發(fā)生的早期，Ca2+拮抗劑維拉帕米能夠有效降低心肌電重構與心力衰竭的發(fā)生[22-23]，但維拉帕米保護作用會隨著房顫持續(xù)時間的延長而逐漸減弱[24]。Lestad[25]起搏誘導房顫，發(fā)現(xiàn)在房顫的初期階段，細胞內Ca2+內流明顯增多，Ca2+濃度增加導致鈣超載及心房收縮功能減低，導致心房應力增大、心房體積擴大，影響心功能，使房顫的發(fā)展進程進一步加深、加快[25-27]。Ausma等[28]建立羊的房顫模型發(fā)現(xiàn)，在房顫發(fā)生初期的2周，細胞內肌漿網(wǎng)和線粒體中Ca2+濃度較對照組顯著增加，房顫持續(xù)發(fā)生的4周后，Ca2+濃度逐漸下降并恢復至正常水平，房顫進一步持續(xù)至16周后，Ca2+濃度已恢復正常。因為這種暫時性的鈣超載同時伴隨著心房結構的改變，Ausma認識到鈣離子內流引起鈣超載，激活蛋白酶水解是引起心房發(fā)生組織結構變化的重要原因。Brundel[29]在陣發(fā)性和持續(xù)性房顫患者研究中發(fā)現(xiàn)，隨著細胞內Ca2+濃度的增加，鈣蛋白酶 calpainⅠ被激活，calpainⅠ多分布于細胞核、細胞漿和閏盤，主要是針對肌肉蛋白的降解，其活性收肌細胞中鈣離子濃度的影響，研究發(fā)現(xiàn)，鈣蛋白酶的激活與心房有效不應期縮短，細胞結構的變化以及通道蛋白Mink.Kvl.3、Kvl.5及L型鈣通道的水平降低有關。Goette等[30]認為在房顫過程中，calpainⅠ水平明顯升高，calpainⅡ和calpastatin未發(fā)生明顯改變。與肌鈣蛋白C相比，肌鈣蛋白T下降26%。以上研究證明，在房顫發(fā)生過程中鈣超載的發(fā)生及其介導的鈣蛋白酶的激活是造成心肌細胞蛋白結合力下降及心肌收縮功能減低的因素之一，久之可引起心功能異常進行性加重。

5 中醫(yī)與房顫

中醫(yī)傳統(tǒng)醫(yī)學中并無“房顫”一詞，而將各種原因引起的心律失常統(tǒng)稱為“心悸”，認為心悸的病因不外乎宗氣外泄，心脈不通，突受驚恐，復感外邪等，以致氣血陰陽虧虛，心神失養(yǎng)，心主不安，或痰飲火瘀阻滯心脈，擾亂心神。心悸一詞首見于漢代張仲景《金匱要略》和《傷寒論》，稱為“心動悸”“心下悸”“心中悸”及“驚悸”等，提出了心悸時結、代、促脈的區(qū)別，并以炙甘草湯等作為治療心悸的常用方?！兜は姆ā氛J為心悸的發(fā)病應責之虛與痰，“驚悸者血虛，驚悸有時，從朱砂安神丸”“時作時止者，痰因火動”等?，F(xiàn)代中醫(yī)對心律失常、房顫的研究也有新的進展。張靜璽等[31]通過PT-PCR法檢測大鼠心肌細胞發(fā)現(xiàn)，電針內關穴法可使L型鈣離子通道基因表達下降，從而減輕心肌細胞內鈣沉積；李俊平等[32]發(fā)現(xiàn)益氣活血復方能抑制細胞內鈣超載并減少細胞凋亡。吳成云等[33]通過建立家兔房顫模型，發(fā)現(xiàn)炙甘草湯對房顫快速心房起搏時家兔心房肌電重構有抑制作用，能明顯降低房顫發(fā)生頻率及持續(xù)時間，但對結構重構影響不大。張婧婧等[34]研究50例非瓣膜性房顫患者發(fā)現(xiàn)，房顫患者中虛癥較多，猶以氣虛為主。以上研究表明，中醫(yī)對房顫的認識及治療，對于房顫的研究有其獨特的優(yōu)勢。

綜合以上研究發(fā)現(xiàn)，心肌細胞內Ca2+通道電流、Ca2+通道蛋白以及Ca2+通道m(xù)RNA轉錄的變化和心房電重構關系密切，心房電重構的出現(xiàn)與房顫的發(fā)生和維持之間存在密切的相關性，而鈣通道傳導的改變導致的鈣質沉積及鈣質沉積對心房電重構與結構重構的影響，為房顫發(fā)生機制的研究開辟了新的方向，因此研究房顫與鈣質沉積的關系及其機制很可能為房顫的治療提供新的研究思路，而現(xiàn)代中醫(yī)對中醫(yī)體質及中醫(yī)藥治療的研究為從中醫(yī)的角度闡述房顫的發(fā)生機制提供了新的依據(jù)。

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