心肌梗死后缝隙连接蛋白43重构与室性心律失常

王粮山综述，顾承雄审校

综述

心肌梗死后缝隙连接蛋白43重构与室性心律失常

王粮山综述，顾承雄审校

缝隙连接蛋白43（Cx43）是心肌最主要的连接蛋白，在正常心室肌细胞中主要在闰盘呈簇状分布，以细胞端对端分布为主。研究发现心肌梗死后Cx43的数量、分布和结构出现了显著性异常改变，即Cx43重构。近来，一些研究表明Cx43重构与室性心律失常的发生有关。本文就心肌梗死后Cx43重构与室性心律失常的相关性作简要综述。

心肌梗死；缝隙连接蛋白43；重构；室性心律失常

缝隙连接（GJ）是介导细胞间通讯的跨膜通道，缝隙连接蛋白43（Cx43）是心肌细胞最主要的连接蛋白[1]。Cx43是一个由6号染色体编码，分子量为43 kD的蛋白，在正常心室肌细胞中主要在闰盘呈簇状分布，以细胞端对端分布为主[2]。Cx43是心肌细胞电耦联及化学耦联的基础，其在心室肌的空间分布、数量、结构的异常均能影响GJ电荷耦联和代谢耦联的功能从而导致心律失常的发生[3]。研究表明，Cx43与室性心律失常的发生有关[4]，而心肌梗死后Cx43重构与室性心律失常相关[5]， 干预Cx43重构可影响心肌梗死后室性心律失常的发生。

1 心肌梗死后Cx43重构及机制

多项研究发现，心肌梗死后Cx43发生了重构现象，即Cx43的数量、分布和结构出现了显著性异常改变[5]。正常情况下，心室肌细胞间端-端相邻部位Cx43明显多于侧-侧相邻的部位。Matsuahita等[6]在大鼠急性缺血的实验中发现，结扎左冠状动脉（冠脉）分支6～12 h后，梗死区Cx43的数量显著减少，正常的分布紊乱，边缘区Cx43的表达下降；24～48 h后，边缘区Cx43的表达急剧下降到不足对照组的5%；其表达水平在8～15 d后恢复至正常，60 d后又逐渐下降。对因冠心病和非冠心病猝死患者的心脏取材观察，潘明玉等[7]发现，在冠心病心肌梗死猝死病例中，不同心肌部位的Cx43阳性表达差异较大；与正常心肌相比，Cx43的分布在梗死病灶及其邻近区域出现显著紊乱，在一部分梗死中心区域已经完全消失，而一部分梗死中心区的部分Cx43呈现出重新分布，散在地分布于细胞质中；在边缘带与坏死区邻接处绝大部分Cx43已消失，只有极少数Cx43分布于心肌细胞侧-侧相连处，并可见许多岛状、半岛状的尚存活心肌在边缘带附近，细胞之间的闰盘Cx43重度损坏崩解，尤其是细胞端-端相连处的Cx43几乎完全消失，而重新散在并紊乱地分布于细胞侧-侧相连处。此外，Peters等[8]在对心肌缺血犬的研究中也发现犬心肌梗死后Cx43的表达及分布有上述类似改变。上述都表明心肌梗死后Cx43发生了重构，但其机制仍不完全明确。心肌梗死后神经重构，可能是Cx43重构的主要机制之一。

Ando等[9]在对结扎左冠状动脉的小鼠进行迷走神经刺激时发现，非刺激组Cx43的数量比刺激组显著下降[（37±20）% vs （79±18%）]，并且迷走神经刺激能阻止急性缺血Cx43减少而产生抗心律失常作用，而阿托品可对抗这种作用。胡笑容等[10]发现急性心肌缺血时迷走神经刺激能够抑制室性心动过速（室速）或心室颤动（室颤）的发生，其机制可能主要与迷走神经刺激抑制了Cx43的脱磷酸化及其分布变化有关。而Salameh等[11]用去甲肾上腺素培养乳鼠心肌细胞后发现Cx43表达明显增加。由此表明，自主神经活性的变化可导致Cx43重构。心肌梗死后心脏神经纤维存在着变性、坏死、再生、重构的动态演变过程[12]，此种过程必然引起自主神经活性的变化，进而导致Cx43重构。另外，也有研究报道认为肿瘤坏死因子-ɑ（TNF-ɑ）以及血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）均可使新生大鼠心肌细胞的Cx43 表达增加[13，14]。

2 心肌梗死后Cx43重构与室性心律失常

之前对室性心律失常的研究一致认为细胞兴奋性是心律失常的重要因素，但纵向研究发现，心肌梗死2周后细胞兴奋性恢复正常。目前大量的研究证实心肌梗死后Cx43重构能诱发室性心律失常[5，8]。Amino等[15]在非透壁性心肌梗死兔模型中发现梗死区及其边缘Cx43表达下降，经刺激后室性快速型心律失常的发生增加，当改善Cx43表达后，呈现出相反结果，提示Cx43表达下降是梗死后室速或室颤发生的重要因素。Greener等[16]对心肌梗死猪进行Cx43基因转导，诱导出Cx43的表达，并采用一个埋藏式心脏转复除颤器来检测室速和室颤的发生。在猪心肌梗死后4周，实验组对实验猪进行Cx43基因转导，对照组接受含有β-半乳糖苷酶的病毒，空白对照组不做任何处理，实验组的心肌梗死边缘区Cx43的含量、磷酸化的比例及闰盘处的缝隙连接蛋白分布均是对照组的2倍。所有猪在实验之前均能诱发出持续单形性室速，实验1周之后实验组只有40%的猪能诱发出室速，而对照组仍能全部诱发出室速。考虑到对于人类疾病来说，猪模型比其他动物模型更具有相关性，这个实验可能是目前最直接、最能证明Cx43的表达能减少室性心律失常易感性[17]，反之则

提示心肌梗死后Cx43重构是室性心律失常发作的促发因素。

3 Cx43重构导致心肌梗死后室性心律失常发生的机制

Cx43重构是心肌梗死后室性心律失常的结构基础。正常情况下，心室肌细胞间端-端相邻部位Cx43明显多于侧-侧相邻的部位，数量约是后者的3倍，同时，心室肌纵向传导速度约为横向传导速度的3倍[1]。Cx43在心肌细胞的不均匀分布造成了电传导的不连续性和各向异性。心肌梗死后，梗死区边缘区存活心肌细胞Cx43数量显著减少，发生重新分布，呈散在紊乱分布于细胞侧-侧连接处。研究表明，Cx43表达减少程度与传导速度成负相关[18]；Cx43侧边化后，细胞间侧-侧电耦联可能增加，横向传导机会上升，心肌细胞电传导方向的均匀性受影响，传导速度降低[19]。Gutstein等[20]发现，心脏Cx43基因条件性敲除小鼠心脏的横向传导速度比纵向传导速度降低更显著，从而导致传导的各向异性比率显著增加，其心脏虽仍具有正常的解剖结构和收缩功能，但可出现致死性的自发性室性心律失常。由此可见，Cx43重构影响心室冲动传导速度及各向异性，进而导致室性心律失常的发生。

另有研究表明，心肌梗死后的Cx43重构所致的心室冲动传导速度减慢以及各向异性比增加，再加上心肌纤维膜上离子通道重构的参与，都易于形成折返，从而引起心律失常[21]。形成折返性心律失常必须具备三个因素：单向传导阻滞、折返环和减慢的传导速度[22]。Cx43是心肌细胞电耦联及化学耦联的基础，其在心室肌的空间分布、数量、结构的异常均会导致GJ电耦联紊乱[3]，进一步导致传导速度减慢和单向传导阻滞。梗死边缘区Cx43重构导致了该区域电耦联的减弱和紊乱，产生了复杂的兴奋冲动波阵面扩展径路，为心律失常的发生创造了条件[23]。Peters等[8]通过狗心肌梗死灶心外膜下边缘区电标测和心肌免疫组化，发现梗死瘢痕区心肌Cx43发生了重构，在未能诱发持续性室性心动过速的犬心上，Cx43重构从梗死瘢痕区往心外膜延续，而心外膜下最表层心肌的Cx43分布基本正常，但在能诱发持续室速的犬心上，发现心外膜下梗死边缘区存几乎全层都发生了Cx43重构，通过标测发现该位置和“8”字折返环的共同通路是同一部位。此研究直接证明Cx43重构和折返环关系密切。综上，Cx43是心肌梗死后室性心律失常发生的分子基础。

4 心肌梗死后Cx43重构的干预效果

心肌梗死后Cx43重构会导致传导异常以及折返性心律失常的发生，逆转Cx43重构也许是防治心肌梗死后室性心律失常的关键。Greener等[16]对心肌梗死后的猪进行Cx43基因转导，可以增强其表达，提高心肌细胞的传导性，同时减少传导的各向异性，能够改善GJ的电偶联。由此推测，基因治疗有可能成为抗心律失常的一种新的处理方法[24]。Amino等[15]发现体外定向重离子流放射具有类似的效果，但其对人体具有放射性损害，故不宜推广。骨髓间充质干细胞（MSC）也被证实有类似结果[25]，其来源广泛，具有自体和异体易获得性、体外可扩增及多向分化潜能等优点，但如何将其整合到病变心肌细胞还有待进一步研究。

另外有一些药物，如粒细胞集落刺激因子、AngⅡ受体拮抗剂、强力霉素均是通过干预心肌梗死后Cx43重构而起到抗心律失常作用。史力生等[26]通过对心肌梗死后的小鼠注射粒细胞集落刺激因子（G-CSF）以及骨髓间充质干细胞移植，发现G-CSF能动员MSC归巢到心肌梗死区，从而促进Cx43的表达。Ficher等[14]发现接受AngⅡ受体拮抗剂的心肌梗死后的小鼠比未经处理的小鼠更不能诱发出室性心律失常（33% vs 88%），且其Cx43分布基本正常，而对照组小鼠Cx43紊乱分布在缝隙连接处。同样，Fan等[27]发现强力霉素能通过抑制金属蛋白酶的活性改善Cx43重构从而降低了心律失常的易感性。以上研究都在动物实验证明了这些药物能改善心肌梗死后Cx43重构，但要运用到人类的治疗中还需进一步探索。

相反，彻底破坏Cx43，破坏GJ，进而切断异常传导路径消除折返也不失为另一种思路。我国学者在国内率先尝试使用双极射频消融联合非体外循环下冠状动脉旁路移植术和室壁瘤成形术治疗室壁瘤并发室性心律失常患者5例，疗效良好[28，29]。其中一位患者术前Holter检查结果显示多种形态室性早搏67540/24 h，术后锐减至872/24 h，这提示对心室壁的双极射频消融术治疗室壁瘤并发室性心律失常具有重要临床意义，但其应用仍属探索阶段，需进一步研究探讨。以上研究表明，干预Cx43重构可以预防或治疗心肌梗死后室性心律失常的发生。但增加Cx43表达不会是治疗心肌梗死后室性心律失常的终极方案，关于心肌梗死相关性室性心律失常机制还有待于更进一步研究。

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2015-04-21）

（编辑：许 菁）

100029 北京市，首都医科大学附属北京安贞医院 心外科

王粮山 硕士研究生 主要从事心脏电生理学研究 Email：wangliangshanbam@sina.com 通迅作者：顾承雄 Email：anzhengu@sina.com

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1000-3614（2015）11-1120-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2015.11.020