房颤与细胞内钙离子浓度变化的关系

玄春花，李香丹，洪　兰，许东元*

(1.延边大学附属医院 心内科,吉林 延吉133002；2.延边大学医学院 a.形态学实验中心；b.生理学教研室)



房颤与细胞内钙离子浓度变化的关系

玄春花1，李香丹2a，洪兰2b，许东元2a*

(1.延边大学附属医院 心内科,吉林 延吉133002；2.延边大学医学院 a.形态学实验中心；b.生理学教研室)

心房颤动(Af)是临床上常见的心律失常之一。离子通道在Af 的发生及维持过程中起非常重要的作用，其中钙离子通道重构是最主要的机制之一。随着各种分子生物学技术的广泛应用，目前已经开始在分子水平上分析Af离子通道的变化。近年来，在Af 的发病机制中，心房电重构起着重要作用，对于Af时心房钙离子通道的深入研究可能有助于解释Af 电重构的机制。房颤开始后，由于伴随的APD缩短，使AERP逐步缩短，内流K+通路增加[1]，外流K+通路瞬变现象减少。另外房颤发生时L-型钙离子通路显著减少使APD缩短，并产生了更多AP[2]。

1房颤发生时ICa，L减少的机制

ICa，L减少是房颤-诱导电重构的一个标记。但是有研究显示，房颤中成孔α1C亚组蛋白表达降低[3-5]，这与先前的一些研究存在分歧[6-8]。机体内各种激酶可以调节ICa，L[9,10]，这些激酶都可以增加ICa，L通路。虽然PKA信号传导在房颤中未起作用[11]，但还会出现CaMKII活性增加[12]。有趣的是，CaMKII活性增加会被磷酸酶(PP)活性的增加所抵消，导致ICa，L的减少。PP抑制剂冈田酸会使房颤患者心房肌细胞中ICa，L增加到正常水平。无受体酪氨酸激酶对人类心房肌细胞中ICa，L的影响存在一些争议。两项研究都发现正常细胞对ICa，L有抑制作用[13]，而在房颤中却不存在。另一项研究报道src激酶对ICa，L没有影响，但是会增加src-激酶蛋白的表达[14]。单一的通道记录显示人类房颤心房肌细胞会出现L-型钙离子通道开放概率的增加，而这目前与强烈减少全部细胞L-型钙离子通路不相一致。

在山羊房颤模型中ICa，L只是略有减少。然而，当通过移液管钙离子螯合剂测量时，ICa，L只在控制细胞中增加，在房颤细胞中并没有改变。这与较少钙离子-依赖ICa，L失活相一致[14]，这可能是由于亚肌纤维膜钙离子瞬变现象减少，或细胞内钙离子缓冲增加有关。

2细胞[Ca2+]i瞬变现象与ICa，L的相互关系

房颤中，由于ICa，L的减少，每次细胞激活钙离子的进入明显较少，因此，减少触发钙离子的次数，可以引起jSR钙离子释放，以及随后激活向心的钙离子波(seeabove)。确实，ICa，L和全部细胞[Ca2+]i瞬变现象在各式的房颤模型中都显示减少趋势[15,16]，减少ICa，L可能造成[Ca2+]i减少。然而，近期的亚细胞分析显示，在山羊和兔子模型中，亚肌纤维膜l区域[Ca2+]i瞬变现象在心房心跳过速-诱导的重构中并未减少[17]。药理学的ICa，L减少在标准的左心房兔子心肌细胞中明显减少了亚肌纤维膜[Ca2+]i瞬变现象，显示了附加的因素，除ICa，L减少外，还有助于模型中改变亚细胞的钙离子释放和减少[Ca2+]i。

3SR功能的改变

如上所述，兔子心跳过速-诱导的重构模型中，维持的亚肌纤维膜[Ca2+]i瞬变现象表明，较少的ICa，L会引出[Ca2+]i瞬变现象，这与控制细胞相似。这是更高效的CICR的象征。RyR2s过度磷酸化会增加钙离子通道的敏感度和开放概率，还会促进SR钙离子释放[18]，二者目前还存在争议[19]。确实，人类房颤中，尽管磷酸酶s1(PP1)和2A有所增加，但是发现在PKA(Ser-2809)和CaMKII(Ser-2815)位置RyR2磷酸化出现了增加情况。

钙离子瞬变现象的另一重要决定因素是SR钙离子负载。在房颤模型和人类房颤中，并没有出现SR钙离子负载的变化[12,15,16,20]。RyR2磷酸化增加和保持SR钙离子负载最初发现于人类房颤中，与此同时还有钙离子闪动频率增加。房颤中Serca2a的功能一直不确定，实验数据显示也无明显变化 (基于蛋白表达和磷酸化水平)。近期对大鼠的研究表明心房PLB/Serca2a 比率比心室的低，这与心房Serca2a功能增加相匹配。然而，心房心肌Serca2a功能还受到另一种辅助蛋白的调节，即肌脂蛋白(SLN)，而此蛋白是心房肌细胞的特定蛋白[21]。SLN，不包括PLBmRNA，在房颤患者右心房组织中有所减少[22]，这表明，房颤中SNL的表达和功能都是可调控的。

另外，NCX上调，与房颤有着一致性，通过增加钙离子喷出进一步摆脱SR。因此，目前还不清楚是否增加dRyR2磷酸化和开放概率会导致SR钙离子显著流失，以及房颤中是否存在着补偿性的增加钙离子重摄取进入SR。SR钙离子流失定量化和重摄取会有助于阐明这些问题。

4亚细胞钙离子释放的改变

山羊心房肌细胞中，存在功能性相关的TTs，而房颤诱导了此类TTs显著的减少。这与SR钙离子释放的不同步性有关[15]，有助于减少模型中全部细胞钙离子瞬变现象。在兔子心房肌细胞中，没有T型小管，诱导心房重构后会导致无法向心地传播细胞内钙离子波，并引起钙离子缓慢地释放到肌细胞的中心区域[23]。因此，如果出现TTs，改变亚细胞的钙离子释放是诱导房颤的重要机制。没有TTs的心房肌细胞，房颤会显著改变亚细胞的钙离子处理。

5钠离子/钙离子交换体(NCX)的变化

房颤中同时出现了NCX上调[11,15]，研究表明KB-R7943使钙离子进入NCX模式(reverse mode)受到阻滞。发现钙离子通过NCX的反向模式进入，这对早期心房重构过程起到了重要的作用。然而，KB-R7943还会抑制Na+，K+，以及L-型钙离子通路[24]。[Na+]i在犬类房颤模型中轻微下降[25]。降低了[Na+]i会有助于增加钙离子通过NCX(‘forward mode’)而迁移到亚肌纤维膜l区域。在山羊和兔子房颤模型中发现，亚肌纤维膜l钙离子瞬变现象缩短，表明NCX可以增加钙离子的流出[17]。

6改变神经激素调节对细胞内钙离子处理的影响

在房颤患者右心房肌细胞中，发现有所增加的5-羟色胺(5-HT4)的mRNA通过5-HT4受体和随后的PKA增加L-型钙离子通道的活性。使用5-HT4拮抗剂会降低了AP的收缩[26]。因此，5-HT4对钙离子的调节还需要更深入的研究。

另一方面，当肾素-血管紧张素系统(RAS)激活时，增加的血管紧缩素II(ATII)可以增加人类心房肌细胞钙离子闪动频率[27]，最终会导致心律失常。然而，减少血管紧缩素II(ATII)却不能减轻房颤的负担，表明非结构性心脏病患者细胞性的心律不齐机制不受RAS激活的影响。

7展望

综上所述，房颤是一种多因素疾病，会使心房组织、细胞形态和分子特征均发生改变，还可能存在许多更为复杂的临床类型。房颤发生时，心肌细胞内钙离子变化与诱导房颤的产生和延缓房颤的发生时间密切相关。钙离子不稳定是证明房颤发生的重要表现，阐明细胞内信号转导通路对钙离子处理的调节作用，能进一步理解基因和分子因素在房颤机制中的作用，并会更加深入探讨房颤发病机制，为开发抗心律失常药物提供有利的理论基础。但目前，房颤的发病机制仍不够完善，需要从更多角度开展更长时间的循证医学和基础研究。

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(收稿日期：2015-07-29)

*通讯作者

基金项目:国家自然科学基金(81160022)；吉教科合字(2015)第31号

文章编号：1007-4287(2016)04-0689-03