巨噬細(xì)胞調(diào)控離子通道致心律失常研究的最新進(jìn)展

付韞韜 趙慶彥

（武漢大學(xué)人民醫(yī)院心血管內(nèi)科 武漢大學(xué)心血管病研究所 心血管病湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430000）

心律失常是指心臟沖動(dòng)的頻率、節(jié)律、起源部位、傳導(dǎo)速度或激動(dòng)次序的異常。它是臨床常見(jiàn)的一類疾病，僅心房顫動(dòng)(房顫)在中國(guó)的患病率就為0.77%，且房顫的發(fā)病率呈增長(zhǎng)趨勢(shì)[1]。既往研究[2]表明，電生理變化(離子通道紊亂、早后除極化)、縫隙連接重塑和心肌纖維化增強(qiáng)是導(dǎo)致心律失常的重要機(jī)制，而近年來(lái)巨噬細(xì)胞調(diào)控離子通道在房性、室性和交界性等心律失常發(fā)生中所起作用備受關(guān)注，現(xiàn)就巨噬細(xì)胞調(diào)控離子通道在心律失常中的作用進(jìn)行綜述。

1 心臟巨噬細(xì)胞來(lái)源及在正常傳導(dǎo)中的作用

巨噬細(xì)胞在整個(gè)身體組織中處于戰(zhàn)略位置，具有攝取和降解死細(xì)胞、碎片和外來(lái)物質(zhì)，協(xié)調(diào)炎癥過(guò)程的功能[3]，不僅如此，巨噬細(xì)胞在斑塊傳播、血栓形成以及動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展中亦起著重要作用[4]。心臟巨噬細(xì)胞既可來(lái)源于血液、脾臟及骨髓單核細(xì)胞[5]，也含有本身駐留的巨噬細(xì)胞，后者主要起源于胚胎發(fā)育過(guò)程中的卵黃囊和肝臟，大量存在于房室結(jié)區(qū)域，并由局部增殖維持[6]。在不同的胞外微環(huán)境下，巨噬細(xì)胞可分化為具有不同功能的表型，即極化。根據(jù)其活化狀態(tài)和發(fā)揮功能的不同，巨噬細(xì)胞可分為經(jīng)典活化型巨噬細(xì)胞(M1型)和替代活化型巨噬細(xì)胞(M2型)[7]。M1型巨噬細(xì)胞產(chǎn)生和分泌更高水平的促炎細(xì)胞因子：腫瘤壞死因子-α、白介素(interleukin，IL)-1α、IL-1β、IL-6、IL-12、IL-23和環(huán)氧合酶-2，以及低水平的IL-10，從而促進(jìn)炎癥反應(yīng)。功能上M1型巨噬細(xì)胞具有較強(qiáng)的抗微生物和抗腫瘤活性，介導(dǎo)活性氧誘導(dǎo)的組織損傷，并損害組織再生和傷口愈合[8]，而IL-4、IL-13和IL-10等細(xì)胞因子還可通過(guò)IL-10受體激活信號(hào)傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)或通過(guò)IL-4受體α(IL-4Rα)激活STAT6來(lái)調(diào)節(jié)M2極化[7]。M2巨噬細(xì)胞具有抗炎作用[9]，參與維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)，并有強(qiáng)大的吞噬能力，清除碎片和凋亡細(xì)胞，促進(jìn)組織修復(fù)、傷口愈合、血管生成和纖維化[10]。

一直以來(lái)，人們認(rèn)為協(xié)調(diào)心臟電信號(hào)、穩(wěn)定心跳是特殊心肌細(xì)胞的工作，例如竇房結(jié)產(chǎn)生規(guī)律性的電沖動(dòng)，協(xié)調(diào)心房收縮，然后通過(guò)房室結(jié)傳至心室，觸發(fā)心室收縮。而Hulsmans等[11]發(fā)現(xiàn)缺失巨噬細(xì)胞的小鼠的心跳緩慢而且不規(guī)律，通過(guò)進(jìn)一步研究得出，心臟巨噬細(xì)胞通過(guò)連接蛋白43(connexin 43，Cx43)與心臟傳導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生縫隙連接，并與它們同步去極化，研究者使用他莫昔芬特異性抑制小鼠巨噬細(xì)胞Cx43的表達(dá)，7 d后分析發(fā)現(xiàn)，在Cx3cr1Cx43-/-小鼠中，PR間期、房室結(jié)有效不應(yīng)期和心室有效不應(yīng)期顯著延長(zhǎng)，并且Cx3cr1Cx43-/-小鼠的起搏速度也較對(duì)照組減慢。而在含有巨噬細(xì)胞的小鼠中，巨噬細(xì)胞去極化會(huì)改善房室結(jié)的傳導(dǎo)[12]。由此可見(jiàn)，巨噬細(xì)胞促進(jìn)了心臟電信號(hào)的傳導(dǎo)，在維持心跳穩(wěn)定中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

2 巨噬細(xì)胞調(diào)控離子通道的研究進(jìn)展

2.1 電壓門控鈣通道

電壓門控鈣通道最初分為低壓和高壓激活鈣通道，但根據(jù)不同的藥理學(xué)、電壓依賴性和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)以及單通道電導(dǎo)，又進(jìn)一步細(xì)分為L(zhǎng)型、N型、PQ型、R型和T型鈣電流[13]，T型屬于低電壓激活鈣通道，L型、N型、PQ型和R型屬于高電壓激活鈣通道[14]。

巨噬細(xì)胞移動(dòng)抑制因子(macrophage migration inhibitory factor，MIF)由巨噬細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞和心肌細(xì)胞等細(xì)胞分泌，是一種多向性細(xì)胞因子，也是炎癥反應(yīng)的起始因子，可以調(diào)節(jié)其他促炎因子如腫瘤壞死因子-α、IL-1和α干擾素的釋放。Wan等[18]將186例房顫患者設(shè)為試驗(yàn)組，103例健康人設(shè)為對(duì)照組，根據(jù)房顫發(fā)作持續(xù)時(shí)間不同將房顫患者分為陣發(fā)性房顫組、持續(xù)性房顫組和永久性房顫組，通過(guò)分析空腹靜脈血發(fā)現(xiàn)，房顫患者的血清MIF濃度要高于健康人，而logistic回歸分析表明，血清MIF水平與房顫有關(guān)，并且永久性房顫組、持續(xù)性房顫組和陣發(fā)性房顫組患者的血清MIF濃度呈依次遞減型。T型鈣通道介導(dǎo)的T型鈣通道電流(ICa，T)是心肌細(xì)胞0期動(dòng)作電位的快速的內(nèi)向離子流，可以促進(jìn)心肌細(xì)胞去極化，研究表明重組MIF可抑制小鼠心房肌細(xì)胞中ICa，T的激活，并通過(guò)降低ICa，T的α1G亞基和α1H亞基mRNA的表達(dá)，降低了ICa，T的通道密度[18]。Rao等[19]分別使用20和40 nmol/L重組MIF處理心房肌細(xì)胞24 h，并記錄了-80～+60 mV點(diǎn)位下誘發(fā)的全細(xì)胞Ca2+電流，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組的電流峰值顯著下降[對(duì)照組：(-27.9±3.4) pA/pF；實(shí)驗(yàn)組：(-17.5±2.9) pA/pF]，推斷巨噬細(xì)胞可能通過(guò)分泌MIF影響ICa，T，進(jìn)而對(duì)房顫的發(fā)生產(chǎn)生影響。

2.2 鉀通道

鉀通道普遍存在于幾乎所有的生命中，并執(zhí)行不同的功能。鉀通道主要分為三大類：電壓門控型鉀通道、內(nèi)向整流型鉀通道和串聯(lián)孔域型鉀通道[20]。

急性心肌梗死后巨噬細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子(如IL-1β)以心肌細(xì)胞為靶目標(biāo)，可以通過(guò)減少?gòu)?fù)極化鉀離子外向電流(Ito)、Cx43表達(dá)等活動(dòng)誘導(dǎo)心電生理重塑[2]。Monnerat等[21]將小鼠心室肌細(xì)胞與10 ng/mL的IL-1β共同孵育24 h，以0.5 Hz或3 Hz頻率起搏心室肌細(xì)胞，10 min后測(cè)量自發(fā)收縮事件的數(shù)量，在無(wú)IL-1β(對(duì)照)的情況下孵育的細(xì)胞只有少量的自發(fā)收縮事件，而IL-1β組的自發(fā)收縮數(shù)量則顯著增強(qiáng)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)糖尿病小鼠心臟巨噬細(xì)胞中Toll樣受體2和NLRP3炎性小體的激活介導(dǎo)了IL-1β的產(chǎn)生。IL-1β通過(guò)減少瞬時(shí)Ito和增加鈣內(nèi)流，從而導(dǎo)致心室復(fù)極化速度減慢，使糖尿病小鼠對(duì)心律失常的易感性增加。

中電導(dǎo)鈣激活鉀通道(KCa3.1)隨著細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度的升高而開(kāi)放，繼續(xù)維持膜電位，正反饋性維持Ca2+內(nèi)流[22]。Fei等[23]通過(guò)結(jié)扎8周齡雄性C57BL/6小鼠冠狀動(dòng)脈左前降支建立小鼠心肌梗死模型，術(shù)后給予小鼠皮下注射KCa3.1通道阻斷劑TRAM34(120 mg/kg，實(shí)驗(yàn)組)和同體積的vehicle(120 mg/kg，對(duì)照組)直至小鼠死亡。發(fā)現(xiàn)心肌梗死后小鼠巨噬細(xì)胞數(shù)量顯著增加，并且KCa3.1的表達(dá)上調(diào)幅度超過(guò)了60倍，通過(guò)蛋白印記分析和免疫熒光發(fā)現(xiàn)：KCa3.1主要通過(guò)巨噬細(xì)胞表達(dá)而非心肌細(xì)胞或成纖維細(xì)胞。體外研究表明，TRAM34顯著縮短了與M1型巨噬細(xì)胞形成縫隙連接的小鼠心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位持續(xù)時(shí)間，縮短了QT間期，而對(duì)于單獨(dú)培養(yǎng)的心室肌動(dòng)作電位持續(xù)時(shí)間則無(wú)顯著影響。與體外結(jié)果一致，體內(nèi)KCa3.1阻斷劑顯著縮短心肌梗死后QTc間期延長(zhǎng)時(shí)間和降低心律失常發(fā)生率，結(jié)果表明巨噬細(xì)胞通過(guò)縫隙連接和KCa3.1激活促進(jìn)心肌梗死后心律失常。巨噬細(xì)胞的離子通道(特別是KCa3.1)可能是治療心肌梗死后心律失常的有前途的靶點(diǎn)。

2.3 電壓門控鈉通道

目前研究發(fā)現(xiàn)，在哺乳動(dòng)物中，電壓門控鈉通道含有9種α亞基(Nav1.1～Nav1.9)和5種β亞基(β1～β4和β1B)，具體而言，Nav1.1、Nav1.2、Nav1.3和Nav1.6是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的主要鈉通道，Nav1.4主要表達(dá)于骨骼肌，Nav1.5主要表達(dá)于心臟，Nav1.7、Nav1.8和Nav1.9主要分布于外周神經(jīng)系統(tǒng)[24]。鈉離子內(nèi)流是心肌細(xì)胞動(dòng)作電位0期快速去極化的主要原因，它觸發(fā)整個(gè)心肌動(dòng)作電位的啟動(dòng)和傳播，并在心肌細(xì)胞的興奮和心臟沖動(dòng)的傳導(dǎo)中起著核心作用[25]。增加鈉通道會(huì)延長(zhǎng)動(dòng)作電位持續(xù)時(shí)間，延遲心臟復(fù)極時(shí)間，并引起長(zhǎng)QT綜合征；而減少鈉離子通道則會(huì)降低心臟興奮性，減慢傳導(dǎo)速度，甚至誘發(fā)Brugada綜合征、病態(tài)竇房結(jié)綜合征等心律失常疾病[26]。近年來(lái)關(guān)于鈉通道的研究重點(diǎn)主要集中在鈉相關(guān)基因的改變導(dǎo)致鈉通道功能的增加或者喪失，從而引起各種心律失常疾病，巨噬細(xì)胞調(diào)控鈉通道則相對(duì)較少，這或許是未來(lái)研究的一個(gè)新的突破點(diǎn)。

3 總結(jié)與展望

綜上所述，巨噬細(xì)胞可通過(guò)分泌細(xì)胞因子、形成縫隙連接等調(diào)控離子通道表達(dá)，影響通道電流密度，從而參與房性、室性等心律失常的發(fā)生，但巨噬細(xì)胞調(diào)控離子通道致心律失常作為一個(gè)新興的研究領(lǐng)域，其影響心臟傳導(dǎo)的具體機(jī)制，以及固有巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞衍生的巨噬細(xì)胞電生理特性的差異等問(wèn)題尚未解決，仍需進(jìn)一步的深入研究，從而對(duì)心律失常的發(fā)生機(jī)制乃至巨噬細(xì)胞的生物學(xué)功能有新的認(rèn)識(shí)，為臨床治療提供新的方向。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突