心臟ClC—3容積感受性氯離子通道研究進(jìn)展

薄冰

摘 要：本文對(duì)于ClC-3容積感受性氯離子通道在心血管疾病中的作用進(jìn)行綜述，該通道在心肌細(xì)胞容積穩(wěn)定、心肌缺血再灌注、心肌肥厚及心力衰竭等狀態(tài)下的電生理活動(dòng)中發(fā)揮重要作用，并為多種心律失常的機(jī)制探討及治療提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：ClC-3氯離子通道 心臟 細(xì)胞容積 電生理

中圖分類(lèi)號(hào)：R541 文獻(xiàn)標(biāo)積碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（c）-0223-02

ClC-3是ClC電壓門(mén)控氯離子（Cl-）通道基因家族成員之一[1]，1994年，Kawasaki等[2]首次應(yīng)用聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)在大鼠腎臟中克隆出ClC-3 cDNA，該基因可表達(dá)生成一種生物學(xué)及藥理學(xué)特性與心肌容積感受性氯離子通道（volume-regulated Cl- channels，VRCCs）一致的外向整流Cl-通道，隨后的相關(guān)實(shí)驗(yàn)也證實(shí)ClC-3基因是構(gòu)成心肌細(xì)胞容積感受性氯離子電流（ICl，vol）的主要分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[3～5]。應(yīng)用ClC-3基因敲除小鼠（Clcn3-/-）的研究發(fā)現(xiàn)，Clcn3-/-小鼠心臟中VRCCs的特性發(fā)生明顯變化，除ClC-3外的一些膜蛋白也發(fā)生了明顯的變化。Xiong等[6]對(duì)心臟ClC-3基因敲除小鼠研究發(fā)現(xiàn)，組成內(nèi)源性VRCCs的ClC-3基因表達(dá)出現(xiàn)時(shí)間依賴(lài)性失活現(xiàn)象，并累及心臟功能。因此，本文將就ClC-3型Cl-通道在心臟功能活動(dòng)中作用的近期研究進(jìn)行綜述，為進(jìn)一步探討該通道在心肌缺血/再灌注、心肌肥大及心力衰竭等病理狀態(tài)下的作用提供理論依據(jù)。

1 ClC-3氯離子通道與細(xì)胞容積穩(wěn)定

細(xì)胞容積的急性增加可引起容積下降調(diào)節(jié)（regulatory volume decrease， RVD）機(jī)制的產(chǎn)生并引導(dǎo)細(xì)胞回歸至正常體積，以防止細(xì)胞結(jié)構(gòu)及功能的完整性遭受破壞。由ClC-3構(gòu)成的內(nèi)源性VRCCs在多種病理生理狀態(tài)下細(xì)胞容積的調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用[7～8]。研究發(fā)現(xiàn)，在心室肌細(xì)胞上，細(xì)胞腫脹可誘發(fā)一種不依賴(lài)時(shí)間和電壓的電流，此電流對(duì)SITS、DIDS、NPPB敏感，但不被9-AC和NPPB阻斷，其激活不依賴(lài)細(xì)胞內(nèi)鈣，對(duì)PKA的阻斷劑也不敏感。1992年，Sorota[9]對(duì)犬心房細(xì)胞上的一種對(duì)滲透壓敏感的電流進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)胞外滲透壓由293 mosm/kg降至221 mosm/kg時(shí)可產(chǎn)生這種電流，在心房肌細(xì)胞體積增加12%時(shí)，或當(dāng)細(xì)胞的低滲而致腫脹時(shí)，可誘發(fā)一種具有外向整流特性的電流，該通道的主要作用就是通過(guò)引發(fā)RVD而維持細(xì)胞容積的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。ICl，vol廣泛表達(dá)于不同動(dòng)物心臟中的幾乎所有部位，在心房肌細(xì)胞中通道的密度較心室肌細(xì)胞中的高，并且在人的心房和心室肌細(xì)胞中也有表達(dá)。生理?xiàng)l件下，ICl，vol可能承擔(dān)力傳導(dǎo)與容積調(diào)節(jié)的中介作用，從而在牽拉和容積刺激下對(duì)心肌功能活動(dòng)的調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。

2 ClC-3氯離子通道與缺血預(yù)適應(yīng)誘導(dǎo)的心肌保護(hù)

缺血預(yù)適應(yīng)（ischemic preconditioning， IPC）能夠顯著減少持續(xù)心肌缺血引發(fā)的心肌梗塞，這一保護(hù)過(guò)程包括早期階段（持續(xù)1～2小時(shí)）和后期階段（持續(xù)24～72小時(shí)）。Diaz等[10]研究發(fā)現(xiàn)，阻斷兔心肌細(xì)胞ICl，vol電流可導(dǎo)致短暫缺血及低滲壓力引發(fā)的IPC保護(hù)效應(yīng)缺失。Bozeat等[11]通過(guò)建立ClC-3基因敲除小鼠（Clcn3-/-）模型探討VRCCs在早期IPC和后期IPC中的作用，研究結(jié)果表明，以10 m/min的速度進(jìn)行10 min 跑臺(tái)訓(xùn)練后，Clcn3-/-組小鼠心率 （648±12 bpm） 明顯低于Clcn3+/+組小鼠（737±19 bpm）。此外，對(duì)于離體心臟組織進(jìn)行再灌注發(fā)現(xiàn)，早期IPC在各實(shí)驗(yàn)組中均有出現(xiàn)，而后期IPC可減少Clcn3+/+組小鼠心肌受損面積達(dá)49.9%，Clcn3+/-組小鼠減少34.8%，Clcn3-/-組小鼠的心肌受損面積則未出現(xiàn)明顯改善。ClC-3基因失活可阻斷后期IPC發(fā)揮效應(yīng)，而非早期IPC，提示ClC-3型VRCCs在早期IPC和后期IPC中發(fā)揮不同的作用。

3 ClC-3氯離子通道與心肌肥厚和心力衰竭

心肌肥厚和擴(kuò)張型心肌病可引起細(xì)胞容積穩(wěn)定性及多種細(xì)胞功能的改變。研究表明，犬?dāng)U張型心肌病模型中心室肌ICl，vol持續(xù)活化，此外，心力衰竭細(xì)胞中ICl，vol的最大電流密度比正常心肌高40%。心肌肥大或心力衰竭細(xì)胞中ICl，vol電流持續(xù)活化機(jī)制仍不明晰，可能是由細(xì)胞容積增加或細(xì)胞膜牽拉引起。Mao等[12]研究發(fā)現(xiàn)，在兔心肌細(xì)胞中，心力衰竭的發(fā)生伴隨著ICl，vol電流密度的減少。ClC-3型VRCCs在病理狀態(tài)下心臟結(jié)構(gòu)及功能的維持中具有重要作用。

4 ClC-3氯離子通道心肌電生理

VRCCs具有較強(qiáng)的外向整流特性，可引起靜息期膜電位去極化并顯著縮短動(dòng)作電位時(shí)程（action potential duration，APD）[13]。VRCCs攜帶的ICl，vol在等滲液中處于失活狀態(tài)，在高滲溶液、細(xì)胞膨脹或直接的機(jī)械牽拉引起細(xì)胞容積增加時(shí)激活，并參與心肌細(xì)胞在缺氧、缺血和再灌注過(guò)程中APD縮短及心律失常的發(fā)生[14]。APD縮短及有效不應(yīng)期（effective refractory period， ERP）和興奮傳導(dǎo)時(shí)程的減少，多重折返激動(dòng)的增加，這均構(gòu)成心房及心室顫動(dòng)等心律失常發(fā)生的電生理學(xué)基礎(chǔ)。在豚鼠心臟中，低滲溶液可縮短APD并增加右心室和左心室的APD梯度。此外，離子通道結(jié)構(gòu)功能改變是心肌肥厚和心力衰竭的典型病理生理特征。ICl，vol的持續(xù)活化可能縮短APD延長(zhǎng)，并難于誘發(fā)早期后除極（early after depolarization，EAD）。在衰竭心臟中，使用他莫西芬阻斷ICl，vol后能明顯延長(zhǎng)APD并減少誘發(fā)EAD的去極化電流50%左右，將細(xì)胞置于高滲溶液中也出現(xiàn)相同效果[14]。1992年，Hagiwara等[15]在牽拉離體兔SAN細(xì)胞膜引起細(xì)胞腫脹時(shí)觀察到一種與ICl，vol特性類(lèi)似的Cl-電流。隨后的研究相繼證實(shí)SAN細(xì)胞中牽拉和容積感受性Cl-通道的存在[16，17]。生理?xiàng)l件下，ICl，vol可能承擔(dān)力傳導(dǎo)與容積調(diào)節(jié)的中介作用，從而在牽拉和容積刺激下對(duì)心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)起搏細(xì)胞功能活動(dòng)的調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上，ClC-3容積感受性氯離子通道在心肌細(xì)胞容積穩(wěn)定、心肌缺血再灌注、心肌肥厚及心力衰竭等狀態(tài)下的電生理活動(dòng)中發(fā)揮重要作用，并為多種心律失常的機(jī)制探討及治療提供理論依據(jù)。

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