Nav1.8在心律失常中的作用

鐘金鵬 綜述 江洪 審校

(1.宜昌市第一人民醫(yī)院 三峽大學(xué)人民醫(yī)院心血管內(nèi)科，湖北 宜昌 443000； 2.武漢大學(xué)人民醫(yī)院心血管內(nèi)科，湖北 武漢 430060)

心律失常是心血管系統(tǒng)疾病中常見的病癥，該疾病的發(fā)生不僅使原有的心臟疾病加重，特別在發(fā)生了室性心動過速、心室顫動等惡性心律失常時，還有可能直接導(dǎo)致患者心源性猝死。此外由于人口老齡化及高血壓的高患病率，心房顫動發(fā)生率也逐漸上升，成為最常見的慢性持續(xù)性房性心律失常，其主要并發(fā)癥是心力衰竭和血栓栓塞，明顯增加患者的病死率，嚴重威脅人類的健康。目前有較多方法手段進行抗心律失常的治療，主要包括藥物、射頻消融、心臟神經(jīng)干預(yù)等治療，但由于心律失常發(fā)病機制的復(fù)雜性以及對其認識的不足，治療的總體有效率仍不十分滿意，因此，更深層的揭示心律失常發(fā)生機制，探尋新的靶點，研究新的治療方法，是抗心律失常研究領(lǐng)域的熱點、重點與難點。近年SCN10A基因編碼的電壓門控性鈉通道(Nav)1.8備受關(guān)注，越來越多的學(xué)者發(fā)現(xiàn)Nav1.8在多種心律失常中發(fā)揮著重要作用，現(xiàn)就此相關(guān)研究做一綜述。

1 Nav1.8

Nav在肌肉組織和神經(jīng)軸突中含量豐富，每個哺乳動物的浦肯野纖維細胞中約有100萬個Nav，每個哺乳動物心肌細胞Nav的含量為10萬個左右。Nav由α亞基(孔道組成蛋白)和β亞基(調(diào)節(jié)蛋白)組成[1]。α亞基相對分子質(zhì)量為260 000，是由4組高度相似的同源性跨膜結(jié)構(gòu)域(Ⅰ～Ⅳ)組成的四聯(lián)體性的功能孔道蛋白，每一跨膜結(jié)構(gòu)域含有6組跨膜α-螺旋結(jié)構(gòu)片段[2]。α亞基上由于結(jié)構(gòu)的不同可形成電壓感受器、選擇性濾過器、河豚毒的結(jié)合位點、磷酸化位點等多個特異性功能區(qū)，并發(fā)揮其相應(yīng)的生理作用。作為Nav的β亞基，其主要作用是調(diào)節(jié)α亞基的功能，改變Nav的動力學(xué)和電壓依賴性；其相對分子質(zhì)量為33 000～36 000，可分為β1～β4四個亞型。根據(jù)α亞基的不同，迄今人類的Nav可分為Nav1.1～Nav1.9[3]。Nav1.8通道的α亞基由位于人類染色體3P21-22 區(qū)域的SCN10A基因編碼，主要分布在周圍神經(jīng)系統(tǒng)，為河豚毒素(TTX)非敏感型通道，具有緩慢失活及快速復(fù)活的特性。

2 Nav1.8在心臟中的分布

既往研究認為Nav1.8主要存在于背根神經(jīng)節(jié)的小直徑外周感覺神經(jīng)元及無髓鞘的神經(jīng)纖維中，在痛覺神經(jīng)纖維的動作電位傳導(dǎo)中起重要作用[4]。早前通過Northern Blot和RT-PCR的方法均未能在心臟中發(fā)現(xiàn)Nav1.8轉(zhuǎn)錄合成的痕跡[5-6]，如今越來越多的研究者證實了Nav1.8在心臟中的存在，但主要存在于心臟神經(jīng)中。通過使用Nav1.8特異性抗體，應(yīng)用免疫染色法，Verkerk等[7]發(fā)現(xiàn)在鼠心臟神經(jīng)中Nav1.8明顯表達；Facer等[8]也發(fā)現(xiàn)Nav1.8在人心臟神經(jīng)中的表達。Nav1.8除了存在于心臟神經(jīng)中，其在心肌中的功能性表達也已逐漸被證實。Facer等[8]在人心耳分離的心肌中通過免疫組化的方法證實Nav1.8的存在，心肌纖維中Nav1.8的分布與連接蛋白或Nav1.5的分布相似，集中在閏盤和縫隙連接處。另有研究表明SCN10A基因的轉(zhuǎn)錄表達合成更傾向于在鼠希氏浦肯野系統(tǒng)中發(fā)生[9]。以上說明Nav1.8的分布存在明顯細胞特異性，在心臟神經(jīng)及傳導(dǎo)系統(tǒng)中多，而在心房和心室肌中較少，但目前關(guān)于Nav1.8在心臟的表達仍存在爭議。

3 Nav1.8的電生理特性

神經(jīng)細胞除極過程中，在動作電位的上升相時大量鈉離子跨膜內(nèi)流，超過60%的跨膜電流是鈉離子通過Nav1.8通道實現(xiàn)的[10]。Nav1.8是電壓依賴性離子通道，當(dāng)跨膜電壓改變時，Nav1.8會表現(xiàn)出靜息、激活和失活狀態(tài)。Nav1.8具有緩慢失活、快速復(fù)活的特點。由于失活緩慢，Nav1.8對除極具有一定抵抗，即細胞除極后Nav1.8仍未完全失活，可加大除極程度，延長了動作電位的時程，同時決定了細胞除極后仍具有一定興奮性；由于復(fù)活快速，Nav1.8保證了細胞對高頻刺激的反應(yīng)[11-12]。與嚙齒類動物相比，人類Nav1.8通道的這一特點更為顯著，這提示除維持神經(jīng)細胞活性外，Nav1.8在人體內(nèi)可能發(fā)揮著更大更廣泛的作用[13]。

4 Nav1.8與心律失常

在鼠和兔的心室肌細胞中，用A-803467特異性阻斷 Nav1.8能減少晚鈉電流(INa,L)起到抗心律失常的作用[14]。近期的全基因組相關(guān)性研究發(fā)現(xiàn)，SCN10A/Nav1.8是心臟傳導(dǎo)相關(guān)參數(shù)(如PR間期、QRS波時程)的重要決定因素，指出SCN10A/Nav1.8在心律失常相關(guān)疾病中發(fā)揮著重要作用[15-16]。

4.1 Nav1.8在心房顫動中的作用

Qi等[17]在狗的心臟右前神經(jīng)節(jié)叢和右下神經(jīng)節(jié)叢局部注射A-803467，特異性阻斷Nav1.8 通道，發(fā)現(xiàn)經(jīng)迷走神經(jīng)刺激后所誘發(fā)的心臟電生理特性改變(如竇性心律減慢、心房顫動時室率變緩、PR間期延長、心房有效不應(yīng)期縮短、心房易損窗口增大)均受到抑制，進而減少了刺激對心房顫動的誘發(fā)，提示阻斷心臟神經(jīng)節(jié)叢上的Nav1.8通道能通過減少神經(jīng)節(jié)叢的活動度，抑制迷走神經(jīng)刺激誘發(fā)的心房顫動。Chen等[18]所在的團隊也得出了相同的結(jié)論，應(yīng)用A-803467阻斷犬神經(jīng)節(jié)叢上的Nav1.8 能抑制右心房快速起搏所導(dǎo)致的肺靜脈和心房電重構(gòu)，縮短心房顫動持續(xù)時間，延長心房顫動發(fā)生周期，顯著減少心房顫動的發(fā)生。

眾所周知，在心房顫動的觸發(fā)和維持機制中，心臟自主神經(jīng)活動發(fā)揮著重要作用，而位于肺靜脈附近的脂肪墊中含有豐富心臟內(nèi)在自主神經(jīng)節(jié)叢，阻斷心臟神經(jīng)節(jié)上Nav1.8通道可明顯抑制自主神經(jīng)的活動，起到去神經(jīng)化作用，可以有效預(yù)防心房顫動的發(fā)生。另外，A-803467對Nav1.8的特異性阻斷可能直接影響心臟組織的電生理特性，峰鈉電流(INa,P)的減少使心房有效不應(yīng)期延長，降低了心肌的興奮性，同時導(dǎo)致心房內(nèi)傳導(dǎo)阻滯，打破心房內(nèi)的折返環(huán)，而晚鈉電流減少則抑制了心房顫動時早后復(fù)極的發(fā)生，這些改變均不利于心房顫動的發(fā)生和維持。以上充分說明了Nav1.8在心房顫動發(fā)生中的重要作用，選擇性阻斷Nav1.8可抑制心臟自主神經(jīng)的活動，改善心臟電重構(gòu)，起到預(yù)防和治療心房顫動的作用。

此外，關(guān)于Nav1.8編碼基因SCN10A的眾多研究，也表明SCN10A/Nav1.8與心房顫動密切相關(guān)。Fang等[19]納入2 300例個體，通過邏輯回歸分析SCN10A單核苷酸多態(tài)性及心房顫動相關(guān)的其他危險因素，發(fā)現(xiàn)rs6771157明顯增加心房顫動的發(fā)生風(fēng)險(OR=1.2)，提示SCN10A突變可能參與了心房顫動的發(fā)生。同樣，在心房顫動早期發(fā)生的患者中，證實存在SCN10A一些少見的突變類型，包括rs141207048、rs202143516、rs202192818、rs139861061等，體外實驗闡述其機制可能是這些變異通過調(diào)控改變Nav1.8的峰鈉電流和晚鈉電流誘導(dǎo)心房顫動的發(fā)生[20]。Wu等[21]首次發(fā)現(xiàn)SCN10A的rs6795970基因型與導(dǎo)管消融后心房顫動的復(fù)發(fā)明顯相關(guān)，即使按照心房顫動病史和心房顫動類型進行亞組分析仍可發(fā)現(xiàn)rs6795970與心房顫動的復(fù)發(fā)獨立相關(guān)。

4.2 Nav1.8在心肌缺血誘導(dǎo)的室性心律失常中的作用

迄今關(guān)于Nav1.8在室性心律失常的作用研究甚少。Yu等[22]在犬的動物實驗中，向左側(cè)星狀神經(jīng)節(jié)(left stellate ganglion，LSG)局部注射A-803467，發(fā)現(xiàn)能延長心室肌的動作電位時程和有效不應(yīng)期，同時也抑制了LSG的功能，關(guān)鍵是減少了缺血誘發(fā)的室性心律失常的發(fā)生，而這一過程可能是A-803467特異性阻斷Nav1.8，減少神經(jīng)生長因子和c-fos的轉(zhuǎn)錄合成，增加了交感神經(jīng)凋亡小體，抑制LSG活力從而起到抗心律失常作用，但至于阻斷Nav1.8后如何抑制神經(jīng)生長因子的表達目前尚不清楚。

4.3 Nav1.8與Brugada綜合征

Hu等[23]研究表明SCN10A是Brugada綜合征(BrS)的易感基因，已確定17種SCN10A基因突變與BrS相關(guān)，并且認為[23-24]含有SCN10A基因突變的BrS患者比不含SCN10A基因突變的BrS患者表現(xiàn)出更明顯的臨床癥狀，有更長的PR間期和更寬的QRS波。研究提示SCN10A可能通過調(diào)控SCN5A的轉(zhuǎn)錄影響心臟的傳導(dǎo)功能。SCN5A/Nav1.5是已被公認的在心臟傳導(dǎo)方面發(fā)揮著重要作用的離子通道，是各種遺傳性心律失常發(fā)生的基礎(chǔ)，包括3型長QT 綜合征、病態(tài)竇房結(jié)綜合征、進行性心臟傳導(dǎo)障礙疾病、BrS等[25]。SCN10A基因位于染色體3p22-2，與SCN5A基因相鄰，SCN10A基因通過其內(nèi)在的增強子作用于SCN5A基因的啟動子，從而調(diào)控SCN5A的轉(zhuǎn)錄影響心肌的電生理改變，這一過程可能借助TBX3/5發(fā)揮作用[3]。Yu等[22]通過對SCN5A-SCN10A-SCN3B共轉(zhuǎn)染模型的研究，表明SCN10A和SCN5A之間可能以共同復(fù)合體的形式進行相互作用而改變跨膜離子流，這一假說有助于解釋Nav1.8在心律失常中的電生理作用，也提示了SCN10A和 SCN5A在心律失常中的密切關(guān)系。

夜間猝死綜合征(sudden unexplained nocturnal death syndrome，SUNDS)幾乎都是惡性心律失常所致，是BrS的一種臨床表現(xiàn)。Zhang等[26]對105例漢族SUNDS患者Nav1.8的編碼基因SCN10A進行檢測，發(fā)現(xiàn)6種罕見變異，其中F386C 和R1263*是被普遍認為的致病變異，而R14H是可能的致病變異，這在遺傳流行病層面提示SCN10A可能是SUNDS的易感致病基因。

5 展望

繼確立SCN5A/Nav1.5在遺傳性心律失常心臟病的重要地位后，SCN10A/Nav1.8成為了一種“新型的心鈉通道”，對其在心律失常中作用的認識將是一個新的里程碑。盡管眾多學(xué)者做出了大量的努力，但SCN10A/Nav1.8在心臟中的作用以及其對心律失常的相關(guān)機制仍不明了，甚至部分研究得出了不一致的結(jié)論。例如在SCN10A-/-小鼠中應(yīng)用A-803467特異性阻斷Nav1.8，能縮短心肌細胞動作電位，使PR間期變短，提示Nav1.8可能的作用為延緩心臟傳導(dǎo)[14,27]；但Sotoodehnia 等[9]在鼠的動物實驗中卻發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用A-803467阻斷Nav1.8后，QRS時限和PR間期延長。雖然存在爭議，研究者們亦不否認SCN10A/Nav1.8在心律失常中的重要地位，所以需更多深入的研究來探索和闡明其在心律失常中的具體作用機制。另外A-803467作為Nav1.8的特異性阻斷劑，在較多的體外和動物在體實驗中表現(xiàn)出良好的抗心律失常作用，這提示針對Nav1.8作為靶向目標開發(fā)相應(yīng)的藥物，為心律失常的治療提供了全新的思路視角，給心律失常患者帶來了新的希望。

[1] Yu FH,Catterall WA.Overview of the voltage-gated sodium channel family[J].Genome Biol,2003,4(3):2071-2077.

[2] 陸彤,蔣文平.心肌細胞電壓門控型鈉離子通道[J].中國心臟起搏與心電生理雜志,2008,22(6):471-476.

[3] Zimmer T,Haufe V,Blechschmidt S.Voltage-gated sodium channels in the mammalian heart[J].Glob Cardiol Sci Pract,2014,2014(4):449-463.

[4] Akopian AN,Souslova V,England S,et al.The tetrodotoxin-resistant sodium channel SNS has a specialized function in pain pathways[J].Nat Neurosci,1999,2(6):541-548.

[5] Rabert DK,Koch BD,Ilnicka M,et al.A tetrodotoxin-resistant voltage-gated sodium channel from human dorsal root ganglia,hPN3/SCN10A[J].Pain,1998,78(2):107-114.

[6] Akopian AN,Sivilotti L,Wood JN.A tetrodotoxin-resistant voltage-gated sodium channel expressed by sensory neurons[J].Nature,1996,379(6562):257-262.

[7] Verkerk AO,Remme CA,Schumacher CA,et al.Functional Nav1.8 channels in intracardiac neurons:the link between SCN10A and cardiac electrophysiology[J].Circ Res,2012,111(3):333-343.

[8] Facer P,Punjabi PP,Abrari A,et al.Localisation of SCN10A gene product Na(v)1.8 and novel pain-related ion channels in human heart[J].Int Heart J,2011,52(3):146-152.

[9] Sotoodehnia N,Isaacs A,de Bakker PI,et al.Common variants in 22 loci are associated with QRS duration and cardiac ventricular conduction[J].Nat Genet,2010,42(12):1068-1076.

[10] Renganathan M,Cummins TR,Waxman SG.Contribution of Na(v)1.8 sodium channels to action potential electrogenesis in DRG neurons[J].J Neurophysiol,2001,86(2):629-640.

[11] Rush AM,Dib-Hajj SD,Liu S,et al.A single sodium channel mutation produces hyper- or hypoexcitability in different types of neurons[J].Proc Natl Acad Sci USA,2006,103(21):8245-8250.

[12] Han C,Estacion M,Huang J,et al.Human Na(v)1.8: enhanced persistent and ramp currents contribute to distinct firing properties of human DRG neurons[J].J Neurophysiol,2015,113(9):3172-3185.

[13] Han C,Huang J,Waxman SG.Sodium channel Nav1.8:emerging links to human disease[J].Neurology,2016,86(5):473-483.

[14] Yang T,Atack TC,Stroud DM,et al.Blocking Scn10a channels in heart reduces late sodium current and is antiarrhythmic[J].Circ Res,2012,111(3):322-332.

[15] Pfeufer A,van Noord C,Marciante KD,et al.Genome-wide association study of PR interval[J].Nat Genet,2010,42(2):153-159.

[16] Delaney JT,Muhammad R,Shi Y,et al.Common SCN10A variants modulate PR interval and heart rate response during atrial fibrillation[J].Europace,2014,16(4):485-490.

[17] Qi B,Wei Y,Chen S,et al.Nav1.8 channels in ganglionated plexi modulate atrial fibrillation inducibility[J].Cardiovasc Res,2014,102(3):480-486.

[18] Chen X,Yu L,Shi S,et al.Neuronal Nav1.8 channels as a novel therapeutic target of acute atrial fibrillation prevention[J].J Am Heart Assoc,2016,5(11):1-13.

[19] Fang Z,Jiang Y,Wang Y,et al.The rs6771157 C/G polymorphism in SCN10A is associated with the risk of atrial fibrillation in a Chinese Han population[J].Sci Rep,2016,6:35212(1-5).

[20] Savio-Galimberti E,Weeke P,Muhammad R,et al.SCN10A/Nav1.8 modulation of peak and late sodium currents in patients with early onset atrial fibrillation[J].Cardiovasc Res,2014,104(2):355-363.

[21] Wu H,Xu J,Chen S,et al.Association of SCN10A polymorphisms with the recurrence of atrial fibrillation after catheter ablation in a Chinese Han population[J].Sci Rep,2017,7:44003(1-11).

[22] Yu L,Wang M,Hu D,et al.Blocking the Nav1.8 channel in the left stellate ganglion suppresses ventricular arrhythmia induced by acute ischemia in a canine model[J].Sci Rep,2017,7(1):534(1-9).

[23] Hu D,Barajas-Martínez H,Pfeiffer R,et al.Mutations in SCN10A are responsible for a large fraction of cases of Brugada syndrome[J].J Am Coll Cardiol,2014,64(1):66-79.

[24] Fukuyama M,Ohno S,Makiyama T,et al.Novel SCN10A variants associated with Brugada syndrome[J].Europace,2016,18(6):905-911.

[25] Remme CA.Cardiac sodium channelopathy associated with SCN5A mutations: electrophysiological,molecular and genetic aspects[J].J Physiol,2013,591(17):4099-4116.

[26] Zhang L,Zhou F,Huang L,et al.Association of common and rare variants of SCN10A gene with sudden unexplained nocturnal death syndrome in Chinese Han population[J].Int J Legal Med,2017,131(1):53-60.

[27] Chambers JC,Zhao J,Terracciano CM,et al.Genetic variation in SCN10A influences cardiac conduction[J].Nat Genet,2010,42(2):149-152.