Ryanodine受體穩(wěn)定劑丹曲林的心血管保護作用

劉 韜 石少波 胡 丹

Ryanodine 2型受體(RyR2)是心肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面調(diào)控收縮期Ca2+釋放的關(guān)鍵通道，其功能的完整性對維持心肌細(xì)胞鈣穩(wěn)態(tài)及心臟正常的興奮-收縮偶聯(lián)至關(guān)重要[1]。既往研究發(fā)現(xiàn)，心力衰竭和心律失常等多種心血管疾病均伴隨有RyR2功能異常，具體表現(xiàn)為舒張期RyR2的異常開放或關(guān)閉不全引起Ca2+釋放，即舒張期Ca2+泄漏[2,3]。增加的舒張期Ca2+泄漏一方面導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平異常升高進而引起后除極和鈣相關(guān)的心肌損傷，另一方面還降低了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣容量從而引起收縮期內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放減少及心肌細(xì)胞收縮功能不全[4，5]。因此，穩(wěn)定RyR2從而恢復(fù)細(xì)胞內(nèi)正常鈣穩(wěn)態(tài)可能是心力衰竭和心律失常等心血管疾病治療的新靶點[6]。丹曲林是一種Ryanodine 1型受體(RyR1)穩(wěn)定劑，臨床上常用于惡性高熱和骨骼肌痙攣的治療。多項研究顯示丹曲林對RyR2同樣具有穩(wěn)定作用，且在多種心血管疾病模型中發(fā)揮保護作用[7～11]。

一、丹曲林與心律失常

在惡性高熱患者的治療過程中，臨床醫(yī)生發(fā)現(xiàn)丹曲林可有效抑制惡性高熱患者室上性與室性心律失常。這一現(xiàn)象促使研究者在20世紀(jì)80～90年代對丹曲林抗心律失常機制進行了相關(guān)研究。Salata等[12]率先報道了丹曲林可延長狗心肌傳導(dǎo)纖維動作電位(AP)及有效不應(yīng)期(ERP)，并壓低了動作電位平臺期，他們認(rèn)為AP的延長與丹曲林同時抑制內(nèi)向與外向離子流有關(guān)，但對外向離子流抑制強于內(nèi)向離子流。同時Salata等[12]在該研究中還觀察到丹曲林抑制了異丙腎上腺素誘導(dǎo)的慢性反應(yīng)AP。慢性反應(yīng)AP是 L-型Ca2+電流(IL-Ca)激活引起的電活動常被用于評價鈣通道阻滯劑抑制Ca2+內(nèi)流的有效性。因此Salata等[12]認(rèn)為丹曲林具有抑制IL-Ca的作用。隨后，Davidenko等[13]在兔房室結(jié)離體組織中同樣發(fā)現(xiàn)丹曲林具有IL-Ca抑制劑的相似作用，具體表現(xiàn)為丹曲林降低了房室結(jié)AP幅度、延長房室結(jié)傳導(dǎo)時間及增加房室結(jié)ERP，從而有效抑制房室結(jié)折返性心律失常。根據(jù)以上研究結(jié)果，這些研究者認(rèn)為丹曲林抑制惡性高熱患者心律失常的機制可能與其抑制IL-Ca從而改變心臟電生理特性有關(guān)。然而，Pong等[14]研究發(fā)現(xiàn)丹曲林對IL-Ca的影響與尼群地平和維拉帕米等經(jīng)典鈣通道阻滯劑比較作用十分微弱，提示可能存在其他機制與丹曲林的抗心律失常作用有關(guān)。由于當(dāng)時對心律失常發(fā)病機制認(rèn)識的局限性，早期的研究者未對丹曲林抗心律失常機制進行深入研究。

近年來的基礎(chǔ)研究對心律失常發(fā)生的分子機制有了進一步揭示，其中細(xì)胞內(nèi)鈣運作異常被認(rèn)為與心律失常的發(fā)生密切相關(guān)。RyR2作為細(xì)胞內(nèi)鈣運作的關(guān)鍵蛋白，其功能異?？蓪?dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣失穩(wěn)態(tài)。丹曲林是目前唯一作用于RyR的臨床藥物，因其能穩(wěn)定RyR1而被用于惡性高熱和骨骼肌強直的治療?；谶@些原因，研究者猜測丹曲林的抗心律失常作用或許與其穩(wěn)定心臟RyR2，進而修復(fù)細(xì)胞內(nèi)鈣運作有關(guān)。Kobayashi等[9]率先報道了丹曲林可減少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+泄漏，從而有效抑制RyR2R2474S/+基因敲除小鼠兒茶酚胺敏感性室性心動過速。最近，Zamiri等[11]觀察到丹曲林可以增加心室顫動模型動物存活率并降低心室顫動復(fù)發(fā)率，這一作用與丹曲林減少自發(fā)性鈣活動進而修復(fù)心肌細(xì)胞鈣運作有關(guān)。在異丙腎上腺素誘導(dǎo)的心力衰竭大鼠模型中，筆者觀察到丹曲林慢性作用可上調(diào)鈣運作關(guān)鍵蛋白表達量、抑制心肌細(xì)胞Ca2+超載，進而降低心力衰竭大鼠室性心律失常的易感性[7]。因此，修復(fù)心肌細(xì)胞鈣穩(wěn)態(tài)可能是丹曲林抗心律失常作用的重要機制。

二、丹曲林與心力衰竭

既往研究者就丹曲林對心肌收縮功能的影響也開展了相關(guān)研究。在正常離體兔心房、豚鼠心室肌及大鼠乳頭肌組織中，研究者發(fā)現(xiàn)丹曲林具有輕微負(fù)性肌力的作用[15,16]。此外，Meyler等[17]研究發(fā)現(xiàn)丹曲林對心肌收縮功能的影響存在濃度依賴性，高濃度的丹曲林可抑制大鼠離體心臟心肌收縮力。在一些臨床病例報告中，研究者發(fā)現(xiàn)僅在高劑量使用或代謝消除減緩時，丹曲林才可引起心臟收縮力減弱[18]。此外，Salata 等[19]觀察到丹曲林對狗的普肯耶纖維具有負(fù)性變力作用，但對貓的心房和心室肌纖維收縮力均未有明顯的影響。因此，丹曲林對心肌收縮力的影響可能與藥物劑量及動物種屬有關(guān)。

在心臟病理狀態(tài)下，RyR2功能異常相關(guān)的舒張期Ca2+泄漏可導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+容量降低，后者可進一步導(dǎo)致收縮期內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放減少。既往研究顯示，收縮期內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放減少與心力衰竭時心肌收縮力下降密切相關(guān)[3]。由于丹曲林具有穩(wěn)定RyR2減少舒張期Ca2+泄漏的作用，有研究者猜測丹曲林或許能改善心力衰竭時心肌收縮功能。Meissner等[16]首先報道了丹曲林可以減少終末期心力衰竭患者離體心室舒張期細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度，進而提高心肌對異丙腎上腺素引起的正性肌力反應(yīng)。隨后，Min等[20]研究發(fā)現(xiàn)丹曲林慢性干預(yù)可抑制心肌梗死大鼠心肌細(xì)胞的鈣穩(wěn)態(tài)異常，進而改善心臟收縮功能。此外，在心室快速起搏誘導(dǎo)的心力衰竭犬模型中，4周的丹曲林治療抑制了心力衰竭犬心室肌細(xì)胞舒張期Ca2+泄漏從而增加內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+容量，并最終提高了心力衰竭犬心室肌細(xì)胞收縮力[8]。以上研究結(jié)果證實了丹曲林具有改善心力衰竭時心肌收縮力的作用，其機制可能與丹曲林修復(fù)心肌細(xì)胞正常鈣運作有關(guān)。

三、丹曲林與心肌缺血再灌注損傷

心肌缺血再灌注時細(xì)胞內(nèi)ATP濃度下降，Na+-K+泵功能受到抑制。Na+-K+泵功能異常可導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Na+濃度升高，隨后激活Na+-Ca2+交換體引起Ca2+內(nèi)流。增加的Ca2+內(nèi)流促使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+，進一步導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載[21]。既往研究結(jié)果顯示，細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載與心肌缺血再灌注損傷有關(guān)[22]。鑒于此，減少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放進而降低細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平或有助于減弱心肌缺血再灌注損傷。RyR是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面主要的Ca2+釋放通道，丹曲林作為RyR穩(wěn)定劑，具有減少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放的作用。早期的研究者就丹曲林能否減輕心肌缺血再灌注損傷進行了探討。Balam等[23]研究發(fā)現(xiàn)，丹曲林干預(yù)不僅減少了心肌缺血再灌注大鼠血漿肌酸激酶(CK)和乳酸脫氫酶(LDH)水平還抑制了再灌注心律失常。與此同時，Yu等[24]報道了丹曲林預(yù)處理不僅減少了大鼠缺血再灌注離體心臟心室梗死面積，還降低了心肌LDH水平。此外，有研究者觀察到丹曲林預(yù)處理可促進大鼠缺血再灌注離體心臟收縮功能的恢復(fù)并減少了心肌頓挫。以上這些研究總體上認(rèn)為丹曲林具有減輕缺血再灌注損傷的作用，其機制可能與丹曲林減輕缺血再灌注引起的細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載有關(guān)。

四、展 望

心血管疾病是21世紀(jì)影響人類健康的重要疾病，隨著人口老齡化的加劇，心血管疾病的發(fā)生率也隨之增長。由于心血管疾病患病人數(shù)眾多，藥物治療仍是主要的治療手段。雖然近年來心血管疾病藥物治療取得了很大的進展，但心血管疾病的病死率仍很高。鑒于此，尋找心血管疾病藥物治療新靶點具有重大意義。心肌細(xì)胞鈣運作是維持心臟正常生理功能的關(guān)鍵因素，近些年的研究顯示心肌細(xì)胞鈣運作異常與心力衰竭、心律失常及缺血性心肌病等多種心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)。針對異常鈣運作進行干預(yù)或許有助于這些心血管疾病的治療。臨床上尚未有直接作用于鈣運作異常的心血管治療藥物。丹曲林是目前唯一作用于RyR的臨床藥物，其或許具有調(diào)控心肌細(xì)胞異常鈣運作的作用?，F(xiàn)有的大量證據(jù)顯示丹曲林在多種心血管疾病動物模型中具有抑制鈣運作異常的作用[7～12]?，F(xiàn)已有丹曲林干預(yù)治療兒茶酚胺多形性室速患者惡性心律失常的臨床研究，在不久的將來丹曲林或許會應(yīng)用于其他心血管疾病的臨床治療。此外，針對細(xì)胞內(nèi)鈣運作異常進行干預(yù)或許是今后心血管疾病治療藥物開發(fā)的新方向。