蛋白激酶C與心肌肥厚及室性心律失常間的關(guān)系

劉 韜 秦 牧 黃從新

心肌肥厚是心臟本身對與各種心血管疾病的一種適應(yīng)性反應(yīng)，為臨床上許多心血管疾病共有的病理過程。流行病學研究表明，心肌肥厚患者中心源性猝死的發(fā)生率遠高于正常人群，而心源性猝死又與室性心律失常的發(fā)生密切相關(guān)［1］。心肌肥厚在臨床上不僅表現(xiàn)為心臟形態(tài)及心功能方面的改變，同時尚伴有電重構(gòu)，在這些電重構(gòu)條件下常導致心臟早后除極(early after－depolarization，EAD)和延遲后除極(delayed afterdepolariz－ation，DAD)的發(fā)生率明顯增加，并通過觸發(fā)活動誘發(fā)室性心律失常。最近的一些研究發(fā)現(xiàn)蛋白激酶C(protein kisase C，PKC)參與了心臟多種離子通道活動的調(diào)控及心肌肥厚發(fā)生發(fā)展的過程［2］。這些研究均表明PKC、心肌肥厚及室性心律失常三者之間存在著密切聯(lián)系，因此對三者之間關(guān)系的研究有助于闡明心律失常的發(fā)生機制，開拓心律失常治療的新途徑。

一、心肌肥厚與室性心律失常

心肌肥厚導致心肌組織學重構(gòu)變化的同時，心肌細胞的電生理特性亦發(fā)生重性改變，主要表現(xiàn)為復極化過程延遲而致動作電位時程(action potential duration APD)、心室跨膜復極離散度(transmural repolarization dispersion TRD)增大及QT間期延長。近年實驗研究發(fā)現(xiàn)，APD延長、TDR增大及QT間期延長在室性心律失常的發(fā)生和維持中起重要作用。

心肌細胞離子流改變導致APD延長和TDR增加是引起室性心律失常的基礎(chǔ)，既往許多研究就心肌細胞離子流改變、APD延長和TDR增加及室性心律失常發(fā)生三者間關(guān)系進行了探討。Kowey等［3］的研究觀察到電壓依賴性K+通道阻滯劑可通過減小心肌肥厚心臟的APD和TDR使室性心律失常的發(fā)生減少，進而認為室性心律失常的發(fā)生與電壓依賴性K+通道有關(guān);楊向軍等［4］的研究表明L型Ca2+電流(ICaL)與APD延長有關(guān)。在心肌細胞出現(xiàn)APD延長和TDR增加的條件下，一旦出現(xiàn)EAD，心臟就極易發(fā)生多型性室性心動過速，而TDR增加又可使室性心動過速產(chǎn)生透壁折返而持續(xù)存在［5］。有研究表明EAD產(chǎn)生可能與緩慢型延遲整流K+電流(Iks)及快速型延遲整流 K+電流(Iks)的減弱有關(guān)［6］。此外，DAD導致的觸發(fā)活動是心律失常發(fā)生的另一個重要機制。心肌肥厚時心肌細胞的Na+泵活性下降以及Na+－Ca2+交換體的功能受到抑制，使肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+濃度升高甚至超載，而DAD的發(fā)生則是為了將肌質(zhì)網(wǎng)內(nèi)多余的 Ca2+排出［7］。

以往的臨床研究發(fā)現(xiàn)QRS增寬與心血管疾病病死率上升獨立相關(guān)，而QT間期延長則與左室重量的增加呈正相關(guān)［8］。LIFE的研究發(fā)現(xiàn)QRS波寬度和QT間期是心血管事件的獨立預(yù)測因子［9］。QRS寬度增加和QT間期延長反映了心室細胞電傳導的減慢、APD延長、TRD增加以及心室復極化不均一，導致室性心律失常發(fā)生增多。總之，心肌肥厚不僅表現(xiàn)為心臟形態(tài)及心功能方面的改變，同時尚存在心肌細胞離子通道、離子流的變化，即電重構(gòu)。這些電生理異常主要表現(xiàn)為鈣穩(wěn)態(tài)的失調(diào)、APD和QT間期的延長以及TRD增加，在這些電重構(gòu)條件下心臟EAD和DAD的發(fā)生率明顯增加，并通過觸發(fā)活動誘發(fā)室性心律失常。

二、PKC的生物學特性、分布及其作用機制

PKC屬于多功能絲氨酸和蘇氨酸激酶，是G蛋白偶聯(lián)受體信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)中的效應(yīng)物。PKC主要作用是激活細胞質(zhì)中的靶酶參與生化反應(yīng)的調(diào)控，同時也能作用于細胞核中的轉(zhuǎn)錄因子，參與基因表達的調(diào)控，其所調(diào)控的基因多與細胞的生長和分化相關(guān)。PKC包括多種亞家族，常分為:①經(jīng)典型PKC亞家族:包括α、βⅠ、βⅡ、γ4個亞型，為甘油二酯和Ca2+依賴性激活PKC;②新型PKC亞家族:包括δ、ε、θ、η4個亞型，為二脂酰甘油依賴性激活PKC;③非經(jīng)典型PKC亞家族:包括ζ、λ兩個亞型，為其他脂源性第二信使依賴性激活PKC［10］。

PKC廣泛存在于哺乳動物的各個組織器官，但仍存在種屬異質(zhì)性。不同動物、不同器官甚至同一器官的不同部位，PKC的亞型也不盡相同。就心臟而言，PKC的亞型分布同樣存在差異。心室以α、βⅠ和βⅡ亞型PKC同工酶為主，心房則為δ和ζ型PKC同工酶。此外，ε和λ兩個亞型PKC同工酶則同時分布于心房和心室［11］。

PKC通過對下游質(zhì)膜受體、膜蛋白、多種酶和轉(zhuǎn)錄因子等靶蛋白的磷酸化修飾，參與各種生理功能的調(diào)節(jié)。其發(fā)揮作用的機制主要有以下3個步驟:①細胞內(nèi)第二信使甘油二酯(DAG)或PKC的特異性激動劑佛波醇酯(PMA)濃度升高導致PKC發(fā)生結(jié)構(gòu)改變，暴露出RACK蛋白結(jié)合位點和激動位點被激活;②激活的PKC與胞膜上的RACK蛋白結(jié)合，并同時與要作用的底物靶蛋白靠近;③激活的PKC與底物靶蛋白結(jié)合發(fā)生磷酸化修飾，調(diào)節(jié)生理功能。

三、PKC對心肌肥厚和心臟電生理的影響

心肌肥厚以心臟的重量和室壁厚度增加為特點，是一種適應(yīng)性反應(yīng)。當這種適應(yīng)性反應(yīng)無法代償正常的心功能時就會轉(zhuǎn)變?yōu)榉沁m應(yīng)性心肌肥厚，出現(xiàn)左室心腔擴大、心臟收縮功能減低、心排出量減少。PKC與心肌肥厚的關(guān)系很密切，以往的研究表明多種PKC亞家族參與心肌肥厚的發(fā)生發(fā)展。Vijayan等［12］發(fā)現(xiàn)α型PKC通過促進細胞蛋白質(zhì)合成、增加細胞表面積的途徑導致心肌肥厚。Stebbins等［13］觀察到，PMA誘導的心肌肥厚細胞模型主要是通過激活βⅠ型和βⅡ型PKC來實現(xiàn)的。Sil通過抑制ε型PKC使重組胰島素樣細胞因子誘導的心肌肥厚模型細胞蛋白質(zhì)合成減少，從反面證明ε型PKC參與了心肌肥厚細胞的形成［14］。以上的幾個研究均是在細胞水平上研究PKC與心肌肥厚的關(guān)系，說明在細胞水平至少有α型、βⅠ型、βⅡ型和ε型PKC參與了心肌肥厚的過程。

有關(guān)PKC與心臟電生理研究并不多，以往的研究都未得出明確的結(jié)論。就PKC對L－Ca2+通道而言，既往的研究存在很大的分歧。有的研究認為激動PKC可以增加ICa2+，有的研究認為激動 PKC減少ICa2+，而有的研究則發(fā)現(xiàn)PKC對L－Ca2+通道成先激動后抑制的雙向性作用［15～20］。Timothy猜測 PKC對L－Ca2+調(diào)節(jié)作用與不同種屬PKC的亞型有關(guān)［21］。最近Puglisi等人的一項研究發(fā)現(xiàn)激活PKC導致心肌細胞肥大可以使一過性外向鉀電流(transient outward current Ito)、延遲整流鉀電流(delayed rectifier current Ik)和內(nèi)向整流鉀電流(inward rectifier current Ik1)減少，而使Na+－Ca2+交換電流增加，最終使外向電流減少而內(nèi)向電流增多導致動作電位時程(action potential duration APD)延長［22］。而 Oezguer的一項實驗發(fā)現(xiàn)用PKC特異性激動劑PMA灌流正常離體兔心，出現(xiàn)了心臟的APD縮短和給予固定頻率刺激心室部位可以誘發(fā)非持續(xù)性快速型心室心律失常現(xiàn)象。而當用PKC特異性抑制劑bisindolylmaleimide(BIS)與PMA同時灌流時，EPR縮短和發(fā)生非持續(xù)性快速型心室心律失常現(xiàn)象則未再出現(xiàn)，Oezguer猜測激動PKC抑制了L－Ca2+通道從而產(chǎn)生上述現(xiàn)象［23］。

綜上可知，PKC通過不同的亞型作用參與了心肌肥厚的發(fā)生發(fā)展，它的激活又影響了各種離子通道的活動參與室性心律失常的發(fā)生。

四、展 望

抑制心肌重構(gòu)對于各種心血管疾病患者的治療都具有極其重要的意義［24］。既往的文獻說明各種PKC亞型的激活與心肌肥厚的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。現(xiàn)已有PKC抑制劑用于非ST段抬高型心肌梗死和糖尿病并發(fā)癥治療的研究，在不久的將來PKC抑制劑有可能會應(yīng)用于抑制心肌肥厚的發(fā)生，從而使心血管疾病患者心臟重構(gòu)的發(fā)生減少［25，26］。

對于室性心律失常的治療，以往研究表明針對單一離子通道的Ⅰ、Ⅲ類抗心律失常藥物雖有抗心律失常的作用但并不能降低患者的總病死率，有的抗心律失常藥物由于藥物本身導致的心律失常而增加患者的病死率。而近些年的研究表明一些以往認為是非抗心律失常藥物卻有抗心律失常的作用且能降低患者的總病死率，如ACEI/ARB類藥物。此外，β受體阻滯劑被循證醫(yī)學證實是目前唯一能降低心律失常患者總病死率的抗心律失常藥物。ACEI/ARB類藥物和β受體阻滯劑并未針對單一的離子通道卻有抗心律失常和降低總病死率的作用，這一現(xiàn)象提示心律失常的產(chǎn)生可能并不單純是單一離子通道的異常活動引起的，僅把抗心律失常的研究和治療的目光集中在單一離子通道可能存在局限性。離子通道的作用受到多個層面的調(diào)節(jié)，其中就包括離子通道上游G蛋白偶聯(lián)信號轉(zhuǎn)導通路的一些關(guān)鍵酶。PKC作為G蛋白偶聯(lián)信號轉(zhuǎn)導通路的關(guān)鍵酶與多種離子通道的活動具有密切的關(guān)系。基于這一點，抑制PKC激活或許是抗心律失常藥物作用的新靶點。

盡管對PKC與心肌肥厚及室性心律失常的關(guān)系和機制有了些了解，但PKC激活與許多離子通道的具體關(guān)系及PKC導致心肌肥厚和室性心律失常的明確分子機制尚不清楚，需要大量的實驗研究。此外，不同的PKC亞型在心肌肥厚時的表達數(shù)量及功能有無改變?nèi)孕柽M一步研究。只有掌握了PKC、心肌肥厚和室性心律失常三者之間相互影響相互作用的具體機制才能為開發(fā)新的抗心律失常藥物提供新的思路。

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