Ryanodine受體穩定劑丹曲林的心血管保護作用

劉 韜 石少波 胡 丹

Ryanodine 2型受體(RyR2)是心肌細胞內質網表面調控收縮期Ca2+釋放的關鍵通道，其功能的完整性對維持心肌細胞鈣穩態及心臟正常的興奮-收縮偶聯至關重要[1]。既往研究發現，心力衰竭和心律失常等多種心血管疾病均伴隨有RyR2功能異常，具體表現為舒張期RyR2的異常開放或關閉不全引起Ca2+釋放，即舒張期Ca2+泄漏[2,3]。增加的舒張期Ca2+泄漏一方面導致細胞內Ca2+水平異常升高進而引起后除極和鈣相關的心肌損傷，另一方面還降低了內質網鈣容量從而引起收縮期內質網Ca2+釋放減少及心肌細胞收縮功能不全[4，5]。因此，穩定RyR2從而恢復細胞內正常鈣穩態可能是心力衰竭和心律失常等心血管疾病治療的新靶點[6]。丹曲林是一種Ryanodine 1型受體(RyR1)穩定劑，臨床上常用于惡性高熱和骨骼肌痙攣的治療。多項研究顯示丹曲林對RyR2同樣具有穩定作用，且在多種心血管疾病模型中發揮保護作用[7～11]。

一、丹曲林與心律失常

在惡性高熱患者的治療過程中，臨床醫生發現丹曲林可有效抑制惡性高熱患者室上性與室性心律失常。這一現象促使研究者在20世紀80～90年代對丹曲林抗心律失常機制進行了相關研究。Salata等[12]率先報道了丹曲林可延長狗心肌傳導纖維動作電位(AP)及有效不應期(ERP)，并壓低了動作電位平臺期，他們認為AP的延長與丹曲林同時抑制內向與外向離子流有關，但對外向離子流抑制強于內向離子流。同時Salata等[12]在該研究中還觀察到丹曲林抑制了異丙腎上腺素誘導的慢性反應AP。慢性反應AP是 L-型Ca2+電流(IL-Ca)激活引起的電活動常被用于評價鈣通道阻滯劑抑制Ca2+內流的有效性。因此Salata等[12]認為丹曲林具有抑制IL-Ca的作用。隨后，Davidenko等[13]在兔房室結離體組織中同樣發現丹曲林具有IL-Ca抑制劑的相似作用，具體表現為丹曲林降低了房室結AP幅度、延長房室結傳導時間及增加房室結ERP，從而有效抑制房室結折返性心律失常。根據以上研究結果，這些研究者認為丹曲林抑制惡性高熱患者心律失常的機制可能與其抑制IL-Ca從而改變心臟電生理特性有關。然而，Pong等[14]研究發現丹曲林對IL-Ca的影響與尼群地平和維拉帕米等經典鈣通道阻滯劑比較作用十分微弱，提示可能存在其他機制與丹曲林的抗心律失常作用有關。由于當時對心律失常發病機制認識的局限性，早期的研究者未對丹曲林抗心律失常機制進行深入研究。

近年來的基礎研究對心律失常發生的分子機制有了進一步揭示，其中細胞內鈣運作異常被認為與心律失常的發生密切相關。RyR2作為細胞內鈣運作的關鍵蛋白，其功能異常可導致細胞內鈣失穩態。丹曲林是目前唯一作用于RyR的臨床藥物，因其能穩定RyR1而被用于惡性高熱和骨骼肌強直的治療。基于這些原因，研究者猜測丹曲林的抗心律失常作用或許與其穩定心臟RyR2，進而修復細胞內鈣運作有關。Kobayashi等[9]率先報道了丹曲林可減少內質網Ca2+泄漏，從而有效抑制RyR2R2474S/+基因敲除小鼠兒茶酚胺敏感性室性心動過速。最近，Zamiri等[11]觀察到丹曲林可以增加心室顫動模型動物存活率并降低心室顫動復發率，這一作用與丹曲林減少自發性鈣活動進而修復心肌細胞鈣運作有關。在異丙腎上腺素誘導的心力衰竭大鼠模型中，筆者觀察到丹曲林慢性作用可上調鈣運作關鍵蛋白表達量、抑制心肌細胞Ca2+超載，進而降低心力衰竭大鼠室性心律失常的易感性[7]。因此，修復心肌細胞鈣穩態可能是丹曲林抗心律失常作用的重要機制。

二、丹曲林與心力衰竭

既往研究者就丹曲林對心肌收縮功能的影響也開展了相關研究。在正常離體兔心房、豚鼠心室肌及大鼠乳頭肌組織中，研究者發現丹曲林具有輕微負性肌力的作用[15,16]。此外，Meyler等[17]研究發現丹曲林對心肌收縮功能的影響存在濃度依賴性，高濃度的丹曲林可抑制大鼠離體心臟心肌收縮力。在一些臨床病例報告中，研究者發現僅在高劑量使用或代謝消除減緩時，丹曲林才可引起心臟收縮力減弱[18]。此外，Salata 等[19]觀察到丹曲林對狗的普肯耶纖維具有負性變力作用，但對貓的心房和心室肌纖維收縮力均未有明顯的影響。因此，丹曲林對心肌收縮力的影響可能與藥物劑量及動物種屬有關。

在心臟病理狀態下，RyR2功能異常相關的舒張期Ca2+泄漏可導致內質網Ca2+容量降低，后者可進一步導致收縮期內質網Ca2+釋放減少。既往研究顯示，收縮期內質網Ca2+釋放減少與心力衰竭時心肌收縮力下降密切相關[3]。由于丹曲林具有穩定RyR2減少舒張期Ca2+泄漏的作用，有研究者猜測丹曲林或許能改善心力衰竭時心肌收縮功能。Meissner等[16]首先報道了丹曲林可以減少終末期心力衰竭患者離體心室舒張期細胞內Ca2+濃度，進而提高心肌對異丙腎上腺素引起的正性肌力反應。隨后，Min等[20]研究發現丹曲林慢性干預可抑制心肌梗死大鼠心肌細胞的鈣穩態異常，進而改善心臟收縮功能。此外，在心室快速起搏誘導的心力衰竭犬模型中，4周的丹曲林治療抑制了心力衰竭犬心室肌細胞舒張期Ca2+泄漏從而增加內質網Ca2+容量，并最終提高了心力衰竭犬心室肌細胞收縮力[8]。以上研究結果證實了丹曲林具有改善心力衰竭時心肌收縮力的作用，其機制可能與丹曲林修復心肌細胞正常鈣運作有關。

三、丹曲林與心肌缺血再灌注損傷

心肌缺血再灌注時細胞內ATP濃度下降，Na+-K+泵功能受到抑制。Na+-K+泵功能異常可導致細胞內Na+濃度升高，隨后激活Na+-Ca2+交換體引起Ca2+內流。增加的Ca2+內流促使內質網釋放Ca2+，進一步導致細胞內Ca2+超載[21]。既往研究結果顯示，細胞內Ca2+超載與心肌缺血再灌注損傷有關[22]。鑒于此，減少內質網Ca2+釋放進而降低細胞內Ca2+水平或有助于減弱心肌缺血再灌注損傷。RyR是內質網表面主要的Ca2+釋放通道，丹曲林作為RyR穩定劑，具有減少內質網Ca2+釋放的作用。早期的研究者就丹曲林能否減輕心肌缺血再灌注損傷進行了探討。Balam等[23]研究發現，丹曲林干預不僅減少了心肌缺血再灌注大鼠血漿肌酸激酶(CK)和乳酸脫氫酶(LDH)水平還抑制了再灌注心律失常。與此同時，Yu等[24]報道了丹曲林預處理不僅減少了大鼠缺血再灌注離體心臟心室梗死面積，還降低了心肌LDH水平。此外，有研究者觀察到丹曲林預處理可促進大鼠缺血再灌注離體心臟收縮功能的恢復并減少了心肌頓挫。以上這些研究總體上認為丹曲林具有減輕缺血再灌注損傷的作用，其機制可能與丹曲林減輕缺血再灌注引起的細胞內Ca2+超載有關。

四、展 望

心血管疾病是21世紀影響人類健康的重要疾病，隨著人口老齡化的加劇，心血管疾病的發生率也隨之增長。由于心血管疾病患病人數眾多，藥物治療仍是主要的治療手段。雖然近年來心血管疾病藥物治療取得了很大的進展，但心血管疾病的病死率仍很高。鑒于此，尋找心血管疾病藥物治療新靶點具有重大意義。心肌細胞鈣運作是維持心臟正常生理功能的關鍵因素，近些年的研究顯示心肌細胞鈣運作異常與心力衰竭、心律失常及缺血性心肌病等多種心血管疾病的發生、發展有關。針對異常鈣運作進行干預或許有助于這些心血管疾病的治療。臨床上尚未有直接作用于鈣運作異常的心血管治療藥物。丹曲林是目前唯一作用于RyR的臨床藥物，其或許具有調控心肌細胞異常鈣運作的作用。現有的大量證據顯示丹曲林在多種心血管疾病動物模型中具有抑制鈣運作異常的作用[7～12]。現已有丹曲林干預治療兒茶酚胺多形性室速患者惡性心律失常的臨床研究，在不久的將來丹曲林或許會應用于其他心血管疾病的臨床治療。此外，針對細胞內鈣運作異常進行干預或許是今后心血管疾病治療藥物開發的新方向。