经典瞬时受体电位通道与心肌肥厚发生发展的关系研究进展

卢海龙，李雷，杨荣礼，郝敬波(徐州医学院附属医院，江苏徐州 221006)

经典瞬时受体电位通道与心肌肥厚发生发展的关系研究进展

卢海龙，李雷，杨荣礼，郝敬波(徐州医学院附属医院，江苏徐州 221006)

摘要：心肌肥厚是心力衰竭和心源性猝死的主要原因。经典瞬时受体电位通道(TRPC)通过调节细胞内Ca2+浓度，激活钙调神经素—活化T细胞核因子信号通路而参与心肌肥厚的发生和发展，这其中主要包括TRPC1、TRPC3、TRPC6。随着对TRPC的不断深入研究，其有可能成为心肌肥厚治疗的新靶点。TRPC的生物学特点、激活方式与调控机制、与心肌肥厚的关系，为临床上治疗各种原因导致的病理性心肌肥厚提供了新的思路和干预靶点。

关键词：经典瞬时受体电位通道；钙调神经素—活化T细胞核因子信号通路；心肌肥厚

心肌肥厚是心脏为适应各种理化刺激而导致心脏胚胎期基因表达和心肌细胞肥大，并伴有蛋白合成增加以及基质胶原沉积的代偿过程，并最终导致心力衰竭和心源性猝死。细胞内钙超载在心肌肥厚的发生发展过程中扮演了重要的角色，胞质内钙浓度的升高主要依赖外钙的内流和胞内钙库的释放，而外钙内流主要通过电压门控钙通道、受体门控的钙通道(ROC)和钙库操纵性钙通道(SOC)，但组成SOC及ROC的具体分子实体仍不十分明确。目前研究认为，经典瞬时受体电位通道(TRPC)的同源异构体是构成细胞膜上SOC和ROC的分子实体，并通过钙调神经素—活化T细胞核因子(CaN-NFAT)信号通路触发心肌肥大相关信号转导从而引起心肌重构和病理性肥厚。现将TRPC与心肌肥厚的关系研究进展综述如下。

1TRPC的生物学特点

瞬时受体电位通道(TRP)基因首次在黑腹果蝇突变体的光感受器中发现，因突变体果蝇的光感细胞对持续的光刺激只产生短暂性的胞内Ca2+浓度的升高，故而得名。迄今为止，已在蠕虫、哺乳类动物中发现了多种TRP，根据氨基酸序列同源性的不同，TRP离子通道超家族可以分为7个亚族，分别为TRPC、TRPV、TRPM、TRPA、TRPP、TRPML、TRPN。而TRPC是TRP家族中非常重要的一类亚族，迄今为止在哺乳类动物中发现7种亚型。TRPC的氨基端含有3～4个重复的保守锚蛋白样序列，它与细胞膜锚定有关，而羧基端与TRPC的自身调节有关。根据氨基酸序列的特异性和功能不同，可大致把TRPC分为4个亚类，即TRPC1、TRPC2、TRPC4/TRPC5、TRPC3/TRPC6/TRPC7。TRPC1、TRPC2、TRPC3、TRPC4、TRPC5、TRPC6、TRPC7因种属不同，而存在较大差异。如TRPC3在小鼠心脏表达最高，其次为TRPC1与TRPC6，而TRPC7基本不表达，其余未检测到表达。在人类心脏中表达最多的为TRPC1，其次为TRPC3、TRPC4和TRPC6[1]。

2TRPC激活方式与调控机制

TRPC的激活受到多种因素的调节，这其中包括了渗透压、pH值、神经内分泌因子、外源性配体、机械力等，而被磷脂酶C(PLC)偶联的膜受体激活则是其主要的激活途径[2]；这一途径可简单概括为内、外源性信号分子和配体(血管紧张素Ⅱ、儿茶酚胺等)，分别作用于G蛋白偶联受体和受体络氨酸激酶偶联受体，激活PLCβ和PLCγ，从而激活PLC水解产生2个第二信使：1，2-二酰甘油(DAG)、1，4，5-三磷酸肌醇(IP3)[3]。IP3通过与IP3R的结合，使细胞肌浆网、内质网释放钙，从而导致胞内钙库的耗竭，随后激活钙库操纵性钙离子通道(SOC)，引起钙库操纵性Ca2+内流(SOCE)，这种激活方式包括TRPC1、TRPC3、TRPC4、TRPC5、TRPC6；而DAG则直接激活ROC，引起受体操控性钙内流，包括了TRPC3、TRPC6、TRPC7。TRPC3/6具有双重特性，在不同的条件下因表达量的不同而表现不同的特性[4]。机械张力可直接激活TRPC，这种通道称为牵张敏感性钙通道(SAC)，TRPC1和TRPC6具有这种特性[5]。TRPC被激活后引起持续的钙内流，从而激活CaN/NFAT通路，其下游的作用靶点为B型利钠肽(BNP)和β-肌球蛋白重链(β-MHC)基因，BNP和β-MHC的高表达会导致心肌细胞肥大，凋亡增加。NFAT可使TRPC基因转录增加，进而细胞膜上TRPC的表达量会正反馈的增加，这些增多的TRPC又会进一步加强钙离子的内流，从而促使心肌细胞发生肥大、凋亡，造成不可逆的心脏舒张功能受损、心肌肥厚、心力衰竭。

3TRPC与心肌肥厚发生发展的关系

3.1TRPC1Ohba等[6]研究发现，在腹主动脉结扎的大鼠心肌肥厚模型中，心脏TRPC1出现了显著的高表达；进一步在体外应用内皮素-1(ET-1)预处理大鼠心肌细胞，发现BNP、心房利尿因子(ANF)和TRPC1的表达量增加。在体外培养的新生大鼠心肌细胞应用基因沉默技术抑制大鼠心肌细胞TRPC1基因的转录及蛋白的表达，可以阻断ET-1和血管紧张素Ⅱ诱发的心肌肥厚作用，而TRPC1的过表达可以明显增加SOCE和激活NFAT[7]。Vindis等[8]发现，应用siRNA技术敲除TRPC1基因可以抑制NFAT的表达，进而阻断5-羟色胺2A诱发的心肌肥厚。这些文献均表明，TRPC1在心肌细胞肥厚发生发展中起到重要的信号转导作用，且这种作用是通过Ca2+内流增加而起作用。TRPC1不仅参与了SOCs的构成，并且也是SACs的重要组成部分[9]。NFAT是调节TRPC1表达的最重要的信号因子，且TRPC1与NFAT的表达相互形成一个正反馈机制，这在心肌肥厚的发生发展过程中起到了重要作用。TRPC1基因有可能与ANF、BNP一样有胚胎基因的特性，Uehara等[10]的研究表明在正常成年大鼠TRPC1的表达是下调的，Hulot等[11]的研究亦有类似的发现。以上结果均提示TRPC1作为钙内流通道的重要组成部分，在心肌肥厚的发生中起到重要的作用。

3.2TRPC3Bush等[12]研究发现，3种大鼠心肌肥大模型(去甲肾上腺素刺激模型、自发性高血压模型、胸主动脉缩窄模型)大鼠心肌细胞的TRPC3均出现了高表达，并出现了心肌细胞体积增大、ANF及α-肌动蛋白表达量上调，这种作用可以被TRPC阻滞剂(APB和BTP2)所阻断，此种作用是通过NFAT信号通路所实现。但是在人心力衰竭心肌细胞中却观察到TRPC5表达的上调，而不是TRPC3，这可能与TPRC在人和鼠的亚型不同有关。Nakayama等[13]研究神经内分泌激素与压力负荷刺激小鼠心肌细胞过表达TRPC3时发现，心肌组织中可探测到明显增强的SOCE，而在野生小鼠未发现此现象。而且发现过表达TRPC3的小鼠左心室舒张末期直径增加，生存率显著降低，这些改变均与TRPC3的过表达有关。过表达TRPC3的小鼠通过激活CaN/NFAT通路促进心肌肥厚，且与CaNAβ有关，CaNAβ受抑制后，TRPC3诱导的心肌肥厚作用会明显被抑制。故阻断TRPC3的表达可以作为治疗心肌肥厚的药物作用靶点。

3.3TRPC6Onohara等[14]在体外通过AngⅡ诱导的新生大鼠心肌细胞肥大模型证明TRPC3/TRPC6表达均显著上调，而敲除TRPC3或TRPC6基因中的任何一个，都会明显抑制AngⅡ诱导的新生大鼠心肌细胞肥大效应，在这一过程中PLC介导的DAG的生成增多有直接的激活作用。TRPC3与TPRC6均可直接受DAG的激活开放，TRPC3与TRPC6之间有协同关系。Kuwahara等[15]发现，TRPC6表达的程度与心肌细胞肥大密切相关，并且证实这种促进心肌细胞肥大的效应是由TRPC介导的Ca2+-NFAT信号通路所完成的。在CaN被持续激活后，小鼠的心肌细胞膜的TRPC6表达量会明显增加；同时发现在人类心力衰竭的心肌细胞中，TRPC6亦出现了类似的过表达。Nishida等[16]发现，在用ET-1和AngⅡ刺激体外大鼠心肌细胞和心肌成纤维细胞时，可以显著提高TRPC6表达水平，而且发现ET-1的这种作用是由Gα12/13(G-12家族蛋白的亚单位)所介导的，并且这种作用通过NFAT的持续激活。同时发现应用血小板凝结抑制剂后，可以显著下调TRPC6的表达。与Onohara等[14]的研究结果不同，Seo等[17]在体外利用AngⅡ或ET-1刺激大鼠细胞时，发现通过基因敲除技术单独抑制TRPC3或TRPC6基因转录及蛋白表达，并不能阻止心肌肥厚的发生，但进一步用TRPC3/6特异性阻滞剂(GSK2332255B与GSK2833503A)预处理大鼠心肌细胞后发现可以阻止心肌肥厚。提示我们TRPC3/6这一同源异构体在心肌肥厚发生中的重要作用。

在心肌肥厚的发展过程中,TRPC起到了重要的桥梁作用，目前的研究主要围绕抑制TRPC的表达或利用基因缺陷动物模型来进行，缺乏足够的人体试验，并且各类阻滞剂不良反应较大，缺乏特异性的靶器官阻滞剂，每一个通道的具体作用及其相互关系仍不十分清楚。但可以明确的是TRPC与心肌肥厚有明显的相关性，阻断或抑制其表达，能显著改善心肌肥厚的发展过程，故TRPC阻滞剂有望成为新的一类钙通道阻滞剂。这为临床上治疗各种原因导致的病理性心肌肥厚提供了新的思路和干预靶点。

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(收稿日期:2014-11-02)

通信作者：李雷

基金项目：徐州市科技基金资助项目(KC14SH110)。

中图分类号：R446.1

文献标志码：A

文章编号：1002-266X(2015)11-0092-03

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2015.11.038