缝隙连接蛋白43与心律失常关系的研究进展

焦华琛，刘春英，郭 丽

对于心律失常的病理机制，以往主要集中在离子通道与动作电位方面，近十几年，研究重心开始转向细胞间的连接与电耦联。其中，缝隙连接蛋白备受重视。

1 缝隙连接 (gap junction)

缝隙连接介导的细胞间信号传递在细胞之间的信号传递中具有重要的意义。它和细胞的旁分泌及自分泌一起，构成了细胞间相互调节的网络。缝隙连接对了解细胞间的信号传递机制，以及在病理条件下的变化具有重要的意义，目前，缝隙连接已经成为心律失常治疗新的靶点。缝隙连接是目前发现的惟一一种允许相邻细胞间直接进行物质交换的细胞膜通道，是相邻细胞间电信号和小分子交换的通路。分子量＜1000或直径＜1.0nm的离子或小分子均通过这一通道进行交换［1］。

2 缝隙连接蛋白

缝隙连接基本组成单位是连接蛋白 (connexin，Cx)，根据分子量的不同分为21种，在心血管系统中表达的主要是Cx37、Cx40、Cx43。Cx43是六聚体结构组成的亲水性通道，电阻较低，有利于小分子、次级信号的传递，形成细胞间的代谢耦联和电耦联。细胞间的电信号正是通过六聚体形的结构在心肌细胞间传递，参与心脏的电活动。Cx43在心脏的表达特别丰富［2］，除了结组织 (指窦房结、房室结组织)和部分传导系统外几乎遍及整个心脏，被认为是心脏间隙连接的特有组成成分。成人心室肌细胞只表达Cx43，且主要分布于细胞间的闰盘处。

3 缝隙连接与心律失常

现代研究表明:缝隙连接蛋白，特别是Cx43，与冠心病、心律失常、先天性心脏病等多种心血管疾病有密切的联系。缝隙连接［3］定位的特点、数目、大小及互相连接的心肌细胞的几何形状促进了电冲动在纵向的优势传导，是正常心肌冲动向异性传导的解剖学基础。缝隙连接蛋白表达的改变以及形态分布的异常可引起传导的异常，在传导速度异常变化的基础上，形成局部微折返，导致心律失常的发生。反复发作的阵发性心律失常与缝隙连接重构之间形成恶性循环，彼此促进，导致持续性心律失常。Rudy等［4］观察到缝隙连接蛋白数量的减少使心肌的电传导速度减慢，心肌各部位的兴奋性不均一，收缩不一致可能导致单项阻滞。缝隙连接分布的空间性［5］和量的减少在致心律失常上有协同作用。在心脏限制性Cx43基因敲除小鼠中，Cx43的量减少59%时传导速度并无改变，但当Cx43减少达到18%并表现出空间性时，传导速度减慢50%并且80%的小鼠可诱导出致死性室性心律失常。

除了室性心律失常，缝隙连接与心房纤颤的发生发展也有密切联系。心房纤颤的起源和维持本身就是多因素的，Cx在不同时期参与了心房纤颤的发生和发展。在慢性心房纤颤中，缝隙连接和Cx的重构主要作为结构重构的一部分参与了心房纤颤的维持;而在心房纤颤的开始，它们因为具有提前激动的特点，所以可作为始动因素触发心律失常。Cx的研究不仅对心房纤颤的机制研究具有重要的意义，更重要的是为今后临床预防和治疗心房纤颤提供依据。

4 Cx43与心律失常

徐振平等［6］研究发现:在正常心肌的纵切面上，Cx43呈簇状分布于与心肌纤维长轴垂直的细胞端相接的闰盘部位。大鼠心肌缺血15min后，Cx43的分布就表现为显著的改变，缺血中心区Cx43重排非常严重。缺血边缘区也出现了Cx43向四周分散等情况。从缺血中心区到边缘带再到非缺血区，间隙连接蛋白Cx43阳性的破坏呈移行性或阶梯性变化，越靠近缺血中心区Cx43的重排越明显。这会使心肌电冲动通过这些区域时出现传导速度的不均一性增高，有助于小型折返激动及微动波分裂。

刘海莲等［7］研究表明，持续给予低压低氧6周的HPH大鼠，其右心室心肌因长期受到低氧和压力超负荷的双重刺激，心肌细胞中Cx43水平下降，分布不规则。Yeh等［8］在快速起搏心房犬的心房纤颤模型中发现:在腔静脉肌袖中起搏2周组Cx43增加了98%，起搏6～8周组Cx43增加了74%;相比而言，起搏2周组的Cx40减少47%，而起6～8周组Cx40却增加了44%。

王荣等［9］观察到:正常情况下，心肌细胞间存在着磷酸化和非磷酸化两种状态的Cx43。急性缺氧干预后，总Cx43表达量下降，去磷酸化Cx43蛋白表达无改变。但是在免疫荧光染色中观察到去磷酸化Cx43的表达是下降的。据此推测生理状态下磷酸化和非磷酸化的Cx43蛋白共同存在于细胞膜上，但仅磷酸化的Cx43构成有功能的缝隙连接通道;而非磷酸化Cx43在细胞膜上作为一种缝隙连接储备，当有功能的磷酸化Cx43出现降解后，膜上的去磷酸化Cx43在磷酸激酶的作用下发生磷酸化，然后构成有功能的缝隙连接。在急性缺氧时，膜上的去磷酸化Cx43大量内化，形成有功能的磷酸化Cx43储备减少，因此出现传导功能下降。

Dolber等［10］认为犬心房肌的明显不同的阻抗和传导速度是由于Cx43分布呈高度异质性决定的。表达水平越高相邻心房肌之间的这种传导性能的差异可能越明显，这样就容易形成引起心房纤颤的折返环路。Gutstein等［11］解剖Cx43基因剔除的纯合子鼠证明其心脏结构和收缩功能均正常，但在2个月时均因自发室性心律失常而猝死。横向和纵向心室传导速度分别降低至55%和42%，各向异性比率比对照组明显增加，据此认为Cx43的缝隙连接通道缺失可使细胞间脱耦联，后者则使异位病灶暴露或通过早期后除极触发心律失常。

5 缝隙连接蛋白表达的药物干预

目前，对于Cx43表达及其磷酸化程度与疾病关系的研究还处在基础研究起始阶段，研究多数以Cx43本身的结构、生理功能、在电生理中的作用为主。作用靶点为连接蛋白的药物较少，常见的有3大类［12］:第1类为缝隙连接耦联抑制剂，多为亲脂性药物，如庚醇、辛醇、豆蔻脑酸等，主要机制是通过掺入脂质双分子层破坏缝隙连接的功能;第2类为缝隙连接耦联激动剂，目前仅有抗心律失常肽一种;第3类为影响蛋白本身生理过程的药物，如福斯高林、他汀类药物等，这些药物通过不同途径影响连接蛋白的合成、装配、定位、降解，也是3大类药物中惟一一类正式进入临床的药物。

中药对缝隙连接蛋白的研究目前仍处在起始阶段，文献仅见个别中药复方对Cx40、Cx43表达的影响，对于中药干预连接蛋白合成、表达、降解以及上下游调节尚未见系统报道，有待于在以后的研究中继续开发。

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 夏晓英，陈慎仁.Cx43的意义及各种检测方法的优缺点 ［J］.实用医学杂志，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，王华，郭志坤，等.大鼠心脏缺血对间隙连接蛋白Cx43分布的影响［J］.解剖学杂志，2005，28(6):641－643.

7 刘海莲，张玉顺，王佳兴，等.波生坦对慢性低氧性肺动脉高压大鼠右心室肥厚及缝隙连接蛋白 (Cx)43表达的影响［J］.心脏杂志，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 王荣，张存泰，阮燕菲，等.大鼠心肌急性缺氧时缝隙连接蛋白43磷酸化水平的改变及心律失常肽10对其影响［J］.临床心血管病杂志，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 张阿莲，吴士尧.缝隙连接通道与药物干预［J］.国际心血管病杂志，2007，34(6):455－458.