縫隙連接蛋白43與心律失常關系的研究進展

焦華琛，劉春英，郭 麗

對于心律失常的病理機制，以往主要集中在離子通道與動作電位方面，近十幾年，研究重心開始轉向細胞間的連接與電耦聯(lián)。其中，縫隙連接蛋白備受重視。

1 縫隙連接 (gap junction)

縫隙連接介導的細胞間信號傳遞在細胞之間的信號傳遞中具有重要的意義。它和細胞的旁分泌及自分泌一起，構成了細胞間相互調(diào)節(jié)的網(wǎng)絡。縫隙連接對了解細胞間的信號傳遞機制，以及在病理條件下的變化具有重要的意義，目前，縫隙連接已經(jīng)成為心律失常治療新的靶點。縫隙連接是目前發(fā)現(xiàn)的惟一一種允許相鄰細胞間直接進行物質(zhì)交換的細胞膜通道，是相鄰細胞間電信號和小分子交換的通路。分子量＜1000或直徑＜1.0nm的離子或小分子均通過這一通道進行交換［1］。

2 縫隙連接蛋白

縫隙連接基本組成單位是連接蛋白 (connexin，Cx)，根據(jù)分子量的不同分為21種，在心血管系統(tǒng)中表達的主要是Cx37、Cx40、Cx43。Cx43是六聚體結構組成的親水性通道，電阻較低，有利于小分子、次級信號的傳遞，形成細胞間的代謝耦聯(lián)和電耦聯(lián)。細胞間的電信號正是通過六聚體形的結構在心肌細胞間傳遞，參與心臟的電活動。Cx43在心臟的表達特別豐富［2］，除了結組織 (指竇房結、房室結組織)和部分傳導系統(tǒng)外幾乎遍及整個心臟，被認為是心臟間隙連接的特有組成成分。成人心室肌細胞只表達Cx43，且主要分布于細胞間的閏盤處。

3 縫隙連接與心律失常

現(xiàn)代研究表明:縫隙連接蛋白，特別是Cx43，與冠心病、心律失常、先天性心臟病等多種心血管疾病有密切的聯(lián)系。縫隙連接［3］定位的特點、數(shù)目、大小及互相連接的心肌細胞的幾何形狀促進了電沖動在縱向的優(yōu)勢傳導，是正常心肌沖動向異性傳導的解剖學基礎。縫隙連接蛋白表達的改變以及形態(tài)分布的異常可引起傳導的異常，在傳導速度異常變化的基礎上，形成局部微折返，導致心律失常的發(fā)生。反復發(fā)作的陣發(fā)性心律失常與縫隙連接重構之間形成惡性循環(huán)，彼此促進，導致持續(xù)性心律失常。Rudy等［4］觀察到縫隙連接蛋白數(shù)量的減少使心肌的電傳導速度減慢，心肌各部位的興奮性不均一，收縮不一致可能導致單項阻滯。縫隙連接分布的空間性［5］和量的減少在致心律失常上有協(xié)同作用。在心臟限制性Cx43基因敲除小鼠中，Cx43的量減少59%時傳導速度并無改變，但當Cx43減少達到18%并表現(xiàn)出空間性時，傳導速度減慢50%并且80%的小鼠可誘導出致死性室性心律失常。

除了室性心律失常，縫隙連接與心房纖顫的發(fā)生發(fā)展也有密切聯(lián)系。心房纖顫的起源和維持本身就是多因素的，Cx在不同時期參與了心房纖顫的發(fā)生和發(fā)展。在慢性心房纖顫中，縫隙連接和Cx的重構主要作為結構重構的一部分參與了心房纖顫的維持;而在心房纖顫的開始，它們因為具有提前激動的特點，所以可作為始動因素觸發(fā)心律失常。Cx的研究不僅對心房纖顫的機制研究具有重要的意義，更重要的是為今后臨床預防和治療心房纖顫提供依據(jù)。

4 Cx43與心律失常

徐振平等［6］研究發(fā)現(xiàn):在正常心肌的縱切面上，Cx43呈簇狀分布于與心肌纖維長軸垂直的細胞端相接的閏盤部位。大鼠心肌缺血15min后，Cx43的分布就表現(xiàn)為顯著的改變，缺血中心區(qū)Cx43重排非常嚴重。缺血邊緣區(qū)也出現(xiàn)了Cx43向四周分散等情況。從缺血中心區(qū)到邊緣帶再到非缺血區(qū)，間隙連接蛋白Cx43陽性的破壞呈移行性或階梯性變化，越靠近缺血中心區(qū)Cx43的重排越明顯。這會使心肌電沖動通過這些區(qū)域時出現(xiàn)傳導速度的不均一性增高，有助于小型折返激動及微動波分裂。

劉海蓮等［7］研究表明，持續(xù)給予低壓低氧6周的HPH大鼠，其右心室心肌因長期受到低氧和壓力超負荷的雙重刺激，心肌細胞中Cx43水平下降，分布不規(guī)則。Yeh等［8］在快速起搏心房犬的心房纖顫模型中發(fā)現(xiàn):在腔靜脈肌袖中起搏2周組Cx43增加了98%，起搏6～8周組Cx43增加了74%;相比而言，起搏2周組的Cx40減少47%，而起6～8周組Cx40卻增加了44%。

王榮等［9］觀察到:正常情況下，心肌細胞間存在著磷酸化和非磷酸化兩種狀態(tài)的Cx43。急性缺氧干預后，總Cx43表達量下降，去磷酸化Cx43蛋白表達無改變。但是在免疫熒光染色中觀察到去磷酸化Cx43的表達是下降的。據(jù)此推測生理狀態(tài)下磷酸化和非磷酸化的Cx43蛋白共同存在于細胞膜上，但僅磷酸化的Cx43構成有功能的縫隙連接通道;而非磷酸化Cx43在細胞膜上作為一種縫隙連接儲備，當有功能的磷酸化Cx43出現(xiàn)降解后，膜上的去磷酸化Cx43在磷酸激酶的作用下發(fā)生磷酸化，然后構成有功能的縫隙連接。在急性缺氧時，膜上的去磷酸化Cx43大量內(nèi)化，形成有功能的磷酸化Cx43儲備減少，因此出現(xiàn)傳導功能下降。

Dolber等［10］認為犬心房肌的明顯不同的阻抗和傳導速度是由于Cx43分布呈高度異質(zhì)性決定的。表達水平越高相鄰心房肌之間的這種傳導性能的差異可能越明顯，這樣就容易形成引起心房纖顫的折返環(huán)路。Gutstein等［11］解剖Cx43基因剔除的純合子鼠證明其心臟結構和收縮功能均正常，但在2個月時均因自發(fā)室性心律失常而猝死。橫向和縱向心室傳導速度分別降低至55%和42%，各向異性比率比對照組明顯增加，據(jù)此認為Cx43的縫隙連接通道缺失可使細胞間脫耦聯(lián)，后者則使異位病灶暴露或通過早期后除極觸發(fā)心律失常。

5 縫隙連接蛋白表達的藥物干預

目前，對于Cx43表達及其磷酸化程度與疾病關系的研究還處在基礎研究起始階段，研究多數(shù)以Cx43本身的結構、生理功能、在電生理中的作用為主。作用靶點為連接蛋白的藥物較少，常見的有3大類［12］:第1類為縫隙連接耦聯(lián)抑制劑，多為親脂性藥物，如庚醇、辛醇、豆蔻腦酸等，主要機制是通過摻入脂質(zhì)雙分子層破壞縫隙連接的功能;第2類為縫隙連接耦聯(lián)激動劑，目前僅有抗心律失常肽一種;第3類為影響蛋白本身生理過程的藥物，如福斯高林、他汀類藥物等，這些藥物通過不同途徑影響連接蛋白的合成、裝配、定位、降解，也是3大類藥物中惟一一類正式進入臨床的藥物。

中藥對縫隙連接蛋白的研究目前仍處在起始階段，文獻僅見個別中藥復方對Cx40、Cx43表達的影響，對于中藥干預連接蛋白合成、表達、降解以及上下游調(diào)節(jié)尚未見系統(tǒng)報道，有待于在以后的研究中繼續(xù)開發(fā)。

1 Parthasarathi K，Ichimura H，Monma E，et al.Connexin 43 mediates spread of Ca2+－dependent proinflammatory responses in lung capillaries［J］.J Clin Invest，2006，116(8):2193 －2200.

2 夏曉英，陳慎仁.Cx43的意義及各種檢測方法的優(yōu)缺點 ［J］.實用醫(yī)學雜志，2003，19(8):936－937.

3 Jongsma NJ.Gap junction remoldeling and cardiac arrhythmogenesis:Cause or coincidence［J］.J Cell Mol Med，2001，15(4):355 －368.

4 Rudy Y，Shaw RM.Cardiac exitation an interactive procexx of ion Channels and gap junctions ［J］.Adv Exp Med Biol，1997，430:269－279.

5 Danik SB，Liu F，Zhang J，et al.Modulation of cardiac gap junction expression and arrhythmic susceptibility ［J］.Cire Res 2004，95:1035－1041.

6 徐振平，王華，郭志坤，等.大鼠心臟缺血對間隙連接蛋白Cx43分布的影響［J］.解剖學雜志，2005，28(6):641－643.

7 劉海蓮，張玉順，王佳興，等.波生坦對慢性低氧性肺動脈高壓大鼠右心室肥厚及縫隙連接蛋白 (Cx)43表達的影響［J］.心臟雜志，2010，22(1):51－55.

8 Yeh HI，Lai YJ，Lee SH，et al.Remodling of myocardial sleeve and gap junctions in canine superior vena cava after rapid pacing［J］.Basic Res Cardiol，2006，101(4):269 －280.

9 王榮，張存泰，阮燕菲，等.大鼠心肌急性缺氧時縫隙連接蛋白43磷酸化水平的改變及心律失常肽10對其影響［J］.臨床心血管病雜志，2007，23(5):375－378.

10 Dolber PC，Beyer EC，Junker JL，et al.Distribution of gap junctions in dog and rat ventricle studied with a double－label technique［J］.J Mol Cell Cardiol，1992，24(12):1443 －1457.

11 Gutstein DE，Morley GE，Tamaddon H，et al.Comduction slowing and sudden arrhythmic death in mice with cardiac－restricted Inactivation of connexin 43 ［J］.Circ Res，2001，88(3):333 －339.

12 張阿蓮，吳士堯.縫隙連接通道與藥物干預［J］.國際心血管病雜志，2007，34(6):455－458.