心肌梗死后縫隙連接蛋白43重構與室性心律失常

王糧山綜述，顧承雄審校

綜述

心肌梗死后縫隙連接蛋白43重構與室性心律失常

王糧山綜述，顧承雄審校

縫隙連接蛋白43（Cx43）是心肌最主要的連接蛋白，在正常心室肌細胞中主要在閏盤呈簇狀分布，以細胞端對端分布為主。研究發現心肌梗死后Cx43的數量、分布和結構出現了顯著性異常改變，即Cx43重構。近來，一些研究表明Cx43重構與室性心律失常的發生有關。本文就心肌梗死后Cx43重構與室性心律失常的相關性作簡要綜述。

心肌梗死；縫隙連接蛋白43；重構；室性心律失常

縫隙連接（GJ）是介導細胞間通訊的跨膜通道，縫隙連接蛋白43（Cx43）是心肌細胞最主要的連接蛋白[1]。Cx43是一個由6號染色體編碼，分子量為43 kD的蛋白，在正常心室肌細胞中主要在閏盤呈簇狀分布，以細胞端對端分布為主[2]。Cx43是心肌細胞電耦聯及化學耦聯的基礎，其在心室肌的空間分布、數量、結構的異常均能影響GJ電荷耦聯和代謝耦聯的功能從而導致心律失常的發生[3]。研究表明，Cx43與室性心律失常的發生有關[4]，而心肌梗死后Cx43重構與室性心律失常相關[5]， 干預Cx43重構可影響心肌梗死后室性心律失常的發生。

1 心肌梗死后Cx43重構及機制

多項研究發現，心肌梗死后Cx43發生了重構現象，即Cx43的數量、分布和結構出現了顯著性異常改變[5]。正常情況下，心室肌細胞間端-端相鄰部位Cx43明顯多于側-側相鄰的部位。Matsuahita等[6]在大鼠急性缺血的實驗中發現，結扎左冠狀動脈（冠脈）分支6～12 h后，梗死區Cx43的數量顯著減少，正常的分布紊亂，邊緣區Cx43的表達下降；24～48 h后，邊緣區Cx43的表達急劇下降到不足對照組的5%；其表達水平在8～15 d后恢復至正常，60 d后又逐漸下降。對因冠心病和非冠心病猝死患者的心臟取材觀察，潘明玉等[7]發現，在冠心病心肌梗死猝死病例中，不同心肌部位的Cx43陽性表達差異較大；與正常心肌相比，Cx43的分布在梗死病灶及其鄰近區域出現顯著紊亂，在一部分梗死中心區域已經完全消失，而一部分梗死中心區的部分Cx43呈現出重新分布，散在地分布于細胞質中；在邊緣帶與壞死區鄰接處絕大部分Cx43已消失，只有極少數Cx43分布于心肌細胞側-側相連處，并可見許多島狀、半島狀的尚存活心肌在邊緣帶附近，細胞之間的閏盤Cx43重度損壞崩解，尤其是細胞端-端相連處的Cx43幾乎完全消失，而重新散在并紊亂地分布于細胞側-側相連處。此外，Peters等[8]在對心肌缺血犬的研究中也發現犬心肌梗死后Cx43的表達及分布有上述類似改變。上述都表明心肌梗死后Cx43發生了重構，但其機制仍不完全明確。心肌梗死后神經重構，可能是Cx43重構的主要機制之一。

Ando等[9]在對結扎左冠狀動脈的小鼠進行迷走神經刺激時發現，非刺激組Cx43的數量比刺激組顯著下降[（37±20）% vs （79±18%）]，并且迷走神經刺激能阻止急性缺血Cx43減少而產生抗心律失常作用，而阿托品可對抗這種作用。胡笑容等[10]發現急性心肌缺血時迷走神經刺激能夠抑制室性心動過速（室速）或心室顫動（室顫）的發生，其機制可能主要與迷走神經刺激抑制了Cx43的脫磷酸化及其分布變化有關。而Salameh等[11]用去甲腎上腺素培養乳鼠心肌細胞后發現Cx43表達明顯增加。由此表明，自主神經活性的變化可導致Cx43重構。心肌梗死后心臟神經纖維存在著變性、壞死、再生、重構的動態演變過程[12]，此種過程必然引起自主神經活性的變化，進而導致Cx43重構。另外，也有研究報道認為腫瘤壞死因子-ɑ（TNF-ɑ）以及血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）均可使新生大鼠心肌細胞的Cx43 表達增加[13，14]。

2 心肌梗死后Cx43重構與室性心律失常

之前對室性心律失常的研究一致認為細胞興奮性是心律失常的重要因素，但縱向研究發現，心肌梗死2周后細胞興奮性恢復正常。目前大量的研究證實心肌梗死后Cx43重構能誘發室性心律失常[5，8]。Amino等[15]在非透壁性心肌梗死兔模型中發現梗死區及其邊緣Cx43表達下降，經刺激后室性快速型心律失常的發生增加，當改善Cx43表達后，呈現出相反結果，提示Cx43表達下降是梗死后室速或室顫發生的重要因素。Greener等[16]對心肌梗死豬進行Cx43基因轉導，誘導出Cx43的表達，并采用一個埋藏式心臟轉復除顫器來檢測室速和室顫的發生。在豬心肌梗死后4周，實驗組對實驗豬進行Cx43基因轉導，對照組接受含有β-半乳糖苷酶的病毒，空白對照組不做任何處理，實驗組的心肌梗死邊緣區Cx43的含量、磷酸化的比例及閏盤處的縫隙連接蛋白分布均是對照組的2倍。所有豬在實驗之前均能誘發出持續單形性室速，實驗1周之后實驗組只有40%的豬能誘發出室速，而對照組仍能全部誘發出室速。考慮到對于人類疾病來說，豬模型比其他動物模型更具有相關性，這個實驗可能是目前最直接、最能證明Cx43的表達能減少室性心律失常易感性[17]，反之則

提示心肌梗死后Cx43重構是室性心律失常發作的促發因素。

3 Cx43重構導致心肌梗死后室性心律失常發生的機制

Cx43重構是心肌梗死后室性心律失常的結構基礎。正常情況下，心室肌細胞間端-端相鄰部位Cx43明顯多于側-側相鄰的部位，數量約是后者的3倍，同時，心室肌縱向傳導速度約為橫向傳導速度的3倍[1]。Cx43在心肌細胞的不均勻分布造成了電傳導的不連續性和各向異性。心肌梗死后，梗死區邊緣區存活心肌細胞Cx43數量顯著減少，發生重新分布，呈散在紊亂分布于細胞側-側連接處。研究表明，Cx43表達減少程度與傳導速度成負相關[18]；Cx43側邊化后，細胞間側-側電耦聯可能增加，橫向傳導機會上升，心肌細胞電傳導方向的均勻性受影響，傳導速度降低[19]。Gutstein等[20]發現，心臟Cx43基因條件性敲除小鼠心臟的橫向傳導速度比縱向傳導速度降低更顯著，從而導致傳導的各向異性比率顯著增加，其心臟雖仍具有正常的解剖結構和收縮功能，但可出現致死性的自發性室性心律失常。由此可見，Cx43重構影響心室沖動傳導速度及各向異性，進而導致室性心律失常的發生。

另有研究表明，心肌梗死后的Cx43重構所致的心室沖動傳導速度減慢以及各向異性比增加，再加上心肌纖維膜上離子通道重構的參與，都易于形成折返，從而引起心律失常[21]。形成折返性心律失常必須具備三個因素：單向傳導阻滯、折返環和減慢的傳導速度[22]。Cx43是心肌細胞電耦聯及化學耦聯的基礎，其在心室肌的空間分布、數量、結構的異常均會導致GJ電耦聯紊亂[3]，進一步導致傳導速度減慢和單向傳導阻滯。梗死邊緣區Cx43重構導致了該區域電耦聯的減弱和紊亂，產生了復雜的興奮沖動波陣面擴展徑路，為心律失常的發生創造了條件[23]。Peters等[8]通過狗心肌梗死灶心外膜下邊緣區電標測和心肌免疫組化，發現梗死瘢痕區心肌Cx43發生了重構，在未能誘發持續性室性心動過速的犬心上，Cx43重構從梗死瘢痕區往心外膜延續，而心外膜下最表層心肌的Cx43分布基本正常，但在能誘發持續室速的犬心上，發現心外膜下梗死邊緣區存幾乎全層都發生了Cx43重構，通過標測發現該位置和“8”字折返環的共同通路是同一部位。此研究直接證明Cx43重構和折返環關系密切。綜上，Cx43是心肌梗死后室性心律失常發生的分子基礎。

4 心肌梗死后Cx43重構的干預效果

心肌梗死后Cx43重構會導致傳導異常以及折返性心律失常的發生，逆轉Cx43重構也許是防治心肌梗死后室性心律失常的關鍵。Greener等[16]對心肌梗死后的豬進行Cx43基因轉導，可以增強其表達，提高心肌細胞的傳導性，同時減少傳導的各向異性，能夠改善GJ的電偶聯。由此推測，基因治療有可能成為抗心律失常的一種新的處理方法[24]。Amino等[15]發現體外定向重離子流放射具有類似的效果，但其對人體具有放射性損害，故不宜推廣。骨髓間充質干細胞（MSC）也被證實有類似結果[25]，其來源廣泛，具有自體和異體易獲得性、體外可擴增及多向分化潛能等優點，但如何將其整合到病變心肌細胞還有待進一步研究。

另外有一些藥物，如粒細胞集落刺激因子、AngⅡ受體拮抗劑、強力霉素均是通過干預心肌梗死后Cx43重構而起到抗心律失常作用。史力生等[26]通過對心肌梗死后的小鼠注射粒細胞集落刺激因子（G-CSF）以及骨髓間充質干細胞移植，發現G-CSF能動員MSC歸巢到心肌梗死區，從而促進Cx43的表達。Ficher等[14]發現接受AngⅡ受體拮抗劑的心肌梗死后的小鼠比未經處理的小鼠更不能誘發出室性心律失常（33% vs 88%），且其Cx43分布基本正常，而對照組小鼠Cx43紊亂分布在縫隙連接處。同樣，Fan等[27]發現強力霉素能通過抑制金屬蛋白酶的活性改善Cx43重構從而降低了心律失常的易感性。以上研究都在動物實驗證明了這些藥物能改善心肌梗死后Cx43重構，但要運用到人類的治療中還需進一步探索。

相反，徹底破壞Cx43，破壞GJ，進而切斷異常傳導路徑消除折返也不失為另一種思路。我國學者在國內率先嘗試使用雙極射頻消融聯合非體外循環下冠狀動脈旁路移植術和室壁瘤成形術治療室壁瘤并發室性心律失?；颊?例，療效良好[28，29]。其中一位患者術前Holter檢查結果顯示多種形態室性早搏67540/24 h，術后銳減至872/24 h，這提示對心室壁的雙極射頻消融術治療室壁瘤并發室性心律失常具有重要臨床意義，但其應用仍屬探索階段，需進一步研究探討。以上研究表明，干預Cx43重構可以預防或治療心肌梗死后室性心律失常的發生。但增加Cx43表達不會是治療心肌梗死后室性心律失常的終極方案，關于心肌梗死相關性室性心律失常機制還有待于更進一步研究。

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2015-04-21）

（編輯：許 菁）

100029 北京市，首都醫科大學附屬北京安貞醫院 心外科

王糧山 碩士研究生 主要從事心臟電生理學研究 Email：wangliangshanbam@sina.com 通迅作者：顧承雄 Email：anzhengu@sina.com

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1000-3614（2015）11-1120-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2015.11.020