心肌橫管系統(tǒng)重構(gòu)和心力衰竭的發(fā)生、發(fā)展及其分子機制

宋龍生

(愛荷華大學(xué)Carver醫(yī)學(xué)院心血管內(nèi)科，愛荷 華州 52242，美國)

心肌細胞的橫管系統(tǒng)(transverse tubules或T－tubules)呈高度有序排列，系細胞表膜向細胞內(nèi)部有規(guī)律地延伸而形成的廣泛分布的膜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。橫管系統(tǒng)和聯(lián)接肌質(zhì)網(wǎng)(junctional SR)形成緊密連接的二聯(lián)體(dyads)，從而構(gòu)成興奮－收縮偶聯(lián)的重要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。應(yīng)用激光共聚焦顯微鏡和親脂性膜熒光染料，我們發(fā)現(xiàn)心衰的自發(fā)性高血壓大鼠心肌細胞的橫管系統(tǒng)發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞，原來的有序排列變得高度雜亂無章，有的區(qū)域甚至出現(xiàn)缺失。這種橫管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性破壞導(dǎo)致心肌細胞鈣致鈣釋放功能的異常，其中最主要特征是鈣瞬變(calcium transient)峰值下降和鈣釋放的高度不同步化(dyssynchrony)，從而導(dǎo)致心肌收縮功能減弱。為進一步研究心肌橫管系統(tǒng)在心衰發(fā)生、發(fā)展中的作用，我們結(jié)合激光共聚焦顯微鏡成像技術(shù)和Langendorff整體心臟灌流技術(shù)，率先開發(fā)出原位整體心臟橫管系統(tǒng)顯微成像技術(shù)。我們應(yīng)用此技術(shù)和大鼠升主動脈縮窄模型，發(fā)現(xiàn)心肌細胞的橫管系統(tǒng)的重構(gòu)在心肌肥大代償期即已發(fā)生，表現(xiàn)為左室細胞局部小灶性缺失和輕度紊亂;但隨著疾病進程，橫管系統(tǒng)紊亂和缺失加重，并由左室向右室發(fā)展。應(yīng)用傅立葉轉(zhuǎn)換 (FFT)圖像分析法測定橫管系統(tǒng)有序度。我們發(fā)現(xiàn)心肌細胞橫管系統(tǒng)的有序度和心臟射血分數(shù)呈高度正相關(guān)性。以上結(jié)果表明橫管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整性(integrity)是心臟收縮功能的一個重要決定因素，心肌細胞橫管系統(tǒng)的破壞在心衰的發(fā)生、發(fā)展過程中起著十分重要的作用。進一步研究表明junctophilin－2蛋白表達下調(diào)是橫管系統(tǒng)重構(gòu)的一個重要機制。