房顫與細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度變化的關(guān)系

玄春花，李香丹，洪　蘭，許東元*

(1.延邊大學(xué)附屬醫(yī)院 心內(nèi)科,吉林 延吉133002；2.延邊大學(xué)醫(yī)學(xué)院 a.形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心；b.生理學(xué)教研室)

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房顫與細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度變化的關(guān)系

玄春花1，李香丹2a，洪蘭2b，許東元2a*

(1.延邊大學(xué)附屬醫(yī)院 心內(nèi)科,吉林 延吉133002；2.延邊大學(xué)醫(yī)學(xué)院 a.形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心；b.生理學(xué)教研室)

心房顫動(dòng)(Af)是臨床上常見的心律失常之一。離子通道在Af 的發(fā)生及維持過程中起非常重要的作用，其中鈣離子通道重構(gòu)是最主要的機(jī)制之一。隨著各種分子生物學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，目前已經(jīng)開始在分子水平上分析Af離子通道的變化。近年來，在Af 的發(fā)病機(jī)制中，心房電重構(gòu)起著重要作用，對(duì)于Af時(shí)心房鈣離子通道的深入研究可能有助于解釋Af 電重構(gòu)的機(jī)制。房顫開始后，由于伴隨的APD縮短，使AERP逐步縮短，內(nèi)流K+通路增加[1]，外流K+通路瞬變現(xiàn)象減少。另外房顫發(fā)生時(shí)L-型鈣離子通路顯著減少使APD縮短，并產(chǎn)生了更多AP[2]。

1房顫發(fā)生時(shí)ICa，L減少的機(jī)制

ICa，L減少是房顫-誘導(dǎo)電重構(gòu)的一個(gè)標(biāo)記。但是有研究顯示，房顫中成孔α1C亞組蛋白表達(dá)降低[3-5]，這與先前的一些研究存在分歧[6-8]。機(jī)體內(nèi)各種激酶可以調(diào)節(jié)ICa，L[9,10]，這些激酶都可以增加ICa，L通路。雖然PKA信號(hào)傳導(dǎo)在房顫中未起作用[11]，但還會(huì)出現(xiàn)CaMKII活性增加[12]。有趣的是，CaMKII活性增加會(huì)被磷酸酶(PP)活性的增加所抵消，導(dǎo)致ICa，L的減少。PP抑制劑岡田酸會(huì)使房顫患者心房肌細(xì)胞中ICa，L增加到正常水平。無受體酪氨酸激酶對(duì)人類心房肌細(xì)胞中ICa，L的影響存在一些爭議。兩項(xiàng)研究都發(fā)現(xiàn)正常細(xì)胞對(duì)ICa，L有抑制作用[13]，而在房顫中卻不存在。另一項(xiàng)研究報(bào)道src激酶對(duì)ICa，L沒有影響，但是會(huì)增加src-激酶蛋白的表達(dá)[14]。單一的通道記錄顯示人類房顫心房肌細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)L-型鈣離子通道開放概率的增加，而這目前與強(qiáng)烈減少全部細(xì)胞L-型鈣離子通路不相一致。

在山羊房顫模型中ICa，L只是略有減少。然而，當(dāng)通過移液管鈣離子螯合劑測量時(shí)，ICa，L只在控制細(xì)胞中增加，在房顫細(xì)胞中并沒有改變。這與較少鈣離子-依賴ICa，L失活相一致[14]，這可能是由于亞肌纖維膜鈣離子瞬變現(xiàn)象減少，或細(xì)胞內(nèi)鈣離子緩沖增加有關(guān)。

2細(xì)胞[Ca2+]i瞬變現(xiàn)象與ICa，L的相互關(guān)系

房顫中，由于ICa，L的減少，每次細(xì)胞激活鈣離子的進(jìn)入明顯較少，因此，減少觸發(fā)鈣離子的次數(shù)，可以引起jSR鈣離子釋放，以及隨后激活向心的鈣離子波(seeabove)。確實(shí)，ICa，L和全部細(xì)胞[Ca2+]i瞬變現(xiàn)象在各式的房顫模型中都顯示減少趨勢[15,16]，減少ICa，L可能造成[Ca2+]i減少。然而，近期的亞細(xì)胞分析顯示，在山羊和兔子模型中，亞肌纖維膜l區(qū)域[Ca2+]i瞬變現(xiàn)象在心房心跳過速-誘導(dǎo)的重構(gòu)中并未減少[17]。藥理學(xué)的ICa，L減少在標(biāo)準(zhǔn)的左心房兔子心肌細(xì)胞中明顯減少了亞肌纖維膜[Ca2+]i瞬變現(xiàn)象，顯示了附加的因素，除ICa，L減少外，還有助于模型中改變亞細(xì)胞的鈣離子釋放和減少[Ca2+]i。

3SR功能的改變

如上所述，兔子心跳過速-誘導(dǎo)的重構(gòu)模型中，維持的亞肌纖維膜[Ca2+]i瞬變現(xiàn)象表明，較少的ICa，L會(huì)引出[Ca2+]i瞬變現(xiàn)象，這與控制細(xì)胞相似。這是更高效的CICR的象征。RyR2s過度磷酸化會(huì)增加鈣離子通道的敏感度和開放概率，還會(huì)促進(jìn)SR鈣離子釋放[18]，二者目前還存在爭議[19]。確實(shí)，人類房顫中，盡管磷酸酶s1(PP1)和2A有所增加，但是發(fā)現(xiàn)在PKA(Ser-2809)和CaMKII(Ser-2815)位置RyR2磷酸化出現(xiàn)了增加情況。

鈣離子瞬變現(xiàn)象的另一重要決定因素是SR鈣離子負(fù)載。在房顫模型和人類房顫中，并沒有出現(xiàn)SR鈣離子負(fù)載的變化[12,15,16,20]。RyR2磷酸化增加和保持SR鈣離子負(fù)載最初發(fā)現(xiàn)于人類房顫中，與此同時(shí)還有鈣離子閃動(dòng)頻率增加。房顫中Serca2a的功能一直不確定，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示也無明顯變化 (基于蛋白表達(dá)和磷酸化水平)。近期對(duì)大鼠的研究表明心房PLB/Serca2a 比率比心室的低，這與心房Serca2a功能增加相匹配。然而，心房心肌Serca2a功能還受到另一種輔助蛋白的調(diào)節(jié)，即肌脂蛋白(SLN)，而此蛋白是心房肌細(xì)胞的特定蛋白[21]。SLN，不包括PLBmRNA，在房顫患者右心房組織中有所減少[22]，這表明，房顫中SNL的表達(dá)和功能都是可調(diào)控的。

另外，NCX上調(diào)，與房顫有著一致性，通過增加鈣離子噴出進(jìn)一步擺脫SR。因此，目前還不清楚是否增加dRyR2磷酸化和開放概率會(huì)導(dǎo)致SR鈣離子顯著流失，以及房顫中是否存在著補(bǔ)償性的增加鈣離子重?cái)z取進(jìn)入SR。SR鈣離子流失定量化和重?cái)z取會(huì)有助于闡明這些問題。

4亞細(xì)胞鈣離子釋放的改變

山羊心房肌細(xì)胞中，存在功能性相關(guān)的TTs，而房顫誘導(dǎo)了此類TTs顯著的減少。這與SR鈣離子釋放的不同步性有關(guān)[15]，有助于減少模型中全部細(xì)胞鈣離子瞬變現(xiàn)象。在兔子心房肌細(xì)胞中，沒有T型小管，誘導(dǎo)心房重構(gòu)后會(huì)導(dǎo)致無法向心地傳播細(xì)胞內(nèi)鈣離子波，并引起鈣離子緩慢地釋放到肌細(xì)胞的中心區(qū)域[23]。因此，如果出現(xiàn)TTs，改變亞細(xì)胞的鈣離子釋放是誘導(dǎo)房顫的重要機(jī)制。沒有TTs的心房肌細(xì)胞，房顫會(huì)顯著改變亞細(xì)胞的鈣離子處理。

5鈉離子/鈣離子交換體(NCX)的變化

房顫中同時(shí)出現(xiàn)了NCX上調(diào)[11,15]，研究表明KB-R7943使鈣離子進(jìn)入NCX模式(reverse mode)受到阻滯。發(fā)現(xiàn)鈣離子通過NCX的反向模式進(jìn)入，這對(duì)早期心房重構(gòu)過程起到了重要的作用。然而，KB-R7943還會(huì)抑制Na+，K+，以及L-型鈣離子通路[24]。[Na+]i在犬類房顫模型中輕微下降[25]。降低了[Na+]i會(huì)有助于增加鈣離子通過NCX(‘forward mode’)而遷移到亞肌纖維膜l區(qū)域。在山羊和兔子房顫模型中發(fā)現(xiàn)，亞肌纖維膜l鈣離子瞬變現(xiàn)象縮短，表明NCX可以增加鈣離子的流出[17]。

6改變神經(jīng)激素調(diào)節(jié)對(duì)細(xì)胞內(nèi)鈣離子處理的影響

在房顫患者右心房肌細(xì)胞中，發(fā)現(xiàn)有所增加的5-羥色胺(5-HT4)的mRNA通過5-HT4受體和隨后的PKA增加L-型鈣離子通道的活性。使用5-HT4拮抗劑會(huì)降低了AP的收縮[26]。因此，5-HT4對(duì)鈣離子的調(diào)節(jié)還需要更深入的研究。

另一方面，當(dāng)腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)激活時(shí)，增加的血管緊縮素II(ATII)可以增加人類心房肌細(xì)胞鈣離子閃動(dòng)頻率[27]，最終會(huì)導(dǎo)致心律失常。然而，減少血管緊縮素II(ATII)卻不能減輕房顫的負(fù)擔(dān)，表明非結(jié)構(gòu)性心臟病患者細(xì)胞性的心律不齊機(jī)制不受RAS激活的影響。

7展望

綜上所述，房顫是一種多因素疾病，會(huì)使心房組織、細(xì)胞形態(tài)和分子特征均發(fā)生改變，還可能存在許多更為復(fù)雜的臨床類型。房顫發(fā)生時(shí)，心肌細(xì)胞內(nèi)鈣離子變化與誘導(dǎo)房顫的產(chǎn)生和延緩房顫的發(fā)生時(shí)間密切相關(guān)。鈣離子不穩(wěn)定是證明房顫發(fā)生的重要表現(xiàn)，闡明細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路對(duì)鈣離子處理的調(diào)節(jié)作用，能進(jìn)一步理解基因和分子因素在房顫機(jī)制中的作用，并會(huì)更加深入探討房顫發(fā)病機(jī)制，為開發(fā)抗心律失常藥物提供有利的理論基礎(chǔ)。但目前，房顫的發(fā)病機(jī)制仍不夠完善，需要從更多角度開展更長時(shí)間的循證醫(yī)學(xué)和基礎(chǔ)研究。

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(收稿日期：2015-07-29)

*通訊作者

基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金(81160022)；吉教科合字(2015)第31號(hào)

文章編號(hào)：1007-4287(2016)04-0689-03