瞬时受体电位C亚族通道与心肌纤维化的研究进展

罗芳 江力勤 张祥宇

心肌纤维化是指以心脏心肌间质成纤维细胞过度增殖，胶原过度沉积及异常分布为特征的心肌间质重构。心肌纤维化过程作为心脏病变的终末阶段，可导致心室壁僵硬，心室舒缩功能障碍。瞬时受体电位通道是位于细胞膜上的一类非特异性阳离子通道家族。瞬时受体电位C亚族通道（transient receptor potential channels，TRPC）是其中一类非选择性钙离子通道。在心肌纤维化，特别是心房肌纤维化中，TRPC扮演着重要角色。随着对TRPC研究的不断深入，其可能会成为抗纤维化治疗的新靶点。

1 TRPC简介

瞬时受体电位通道是位于细胞膜上的一类非特异性阳离子通道家族。最早在果蝇突变体的光感受器中被Cosens和Manning发现，此种果蝇在受光刺激后可引起细胞内的钙离子短暂升高，从而产生瞬时电位，由此被命名为瞬时受体电位通道。根据氨基酸序列的同源性,将已发现的28种哺乳动物瞬时受体电位通道又分为:TRPC、TRPV、TRPM、TRPA、TRPP、TRPN和TRPML7个亚家族[1]。哺乳动物中的瞬时受体电位通道在多种细胞表面均有分布，如中枢神经细胞、泌尿道上皮细胞、血管内皮细胞、心肌细胞、成纤维细胞等。不同的瞬时电位通道对阳离子的选择性、通透性不同。大部分瞬时电位通道主要通过调控钙离子的内流与释放，参与多种生理功能的调节，包括调节血管张力、血管通透性、血管分泌功能，参与机械信号传导等。其中TRPC通道这个亚族包含7个亚型（TRPC1-TRPC7），常以异聚体形式组成通道，高度表达在心肌成纤维细胞与心肌细胞上[2]。TRPC通道具有6次跨膜结构域（S1-S2），其中氮端的S5和S6片段之间形成非选择性阳离子通道，可允许钙离子等阳离子通过[3]。氨基端同源性较高，其中TRPC通道的氮端具有3～4个锚蛋白样重复结构，通过与锚蛋白结合可以调控钙库的钙离子释放[4]。

2 TRPC通道激活机制

TRPC通道是一种位于非兴奋性细胞上的非电压门控阳离子通道，主要渗透钙离子。它的激活受多种因素调控，包括温度，机械牵张，剪切力，渗透压，氧化应激产物及一些内、外源性配体和细胞内信号分子等。其激活方式主要有两种：当内外源性配体和细胞内信号分子与G蛋白偶联受体结合，激活膜上的Gq蛋白，然后Gq蛋白激活磷酸脂酶β/γ，将膜上4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解生成4，5-三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油[4]。二酰甘油直接与TRPC通道上的受体结合，引起钙离子内流，即受体操作性钙离子通道，TRPC3、TRPC6、TRPC7 通道属于这类激活方式[5]。第二种则是细胞内IP3升高，作用于内质网或肌浆网上的IP3受体，引起钙离子内流，当内质网或肌浆网内钙离子耗竭后，TRPC通道激活，引起钙离子内流，TRPC1、TRPC4、TRPC5 通道属于这类激活方式[6-8]。

3 TRPC通道在心肌纤维化中的作用

3.1 心肌纤维化特点 心肌纤维化机制复杂多样，主要认为与肾素-血管紧张素-醛固酮系统、调控性细胞因子、氧化应激、内皮细胞功能障碍、细胞内钙离子等存在密切关系[9-13]。心肌纤维化是以心脏心肌间质成纤维细胞过度增殖，胶原过度沉积及异常分布为特征的心肌间质重构[14]。心肌纤维化导致Ⅰ型胶原增多，但Ⅲ型胶原增多不明显，因此Ⅰ型与Ⅲ型胶原的比值发生变化[15]。心肌这种病理变化在多种心血管疾病中均存在，并且不可逆，是心律失常、心肌梗死、心力衰竭、心肌炎等心脏疾病终末期的共同表现。心肌的纤维化又可进一步导致心脏收缩与舒张功能下降，从而进一步加重病情。

3.2 心肌成纤维细胞TRPC通道的发现 TRPC通道在心室肌、心房肌成纤维细胞中均有表达。Du等[16]在小鼠心房和心室肌成纤维细胞中检测到了TRPC1、TRPC3、TRPC4、TRPC6 通道的 mRNA 表达。Harada[17]等在人类心脏冠状动脉搭桥后的心房组织的心肌成纤维细胞中检测到TRPC3蛋白，TRPC3在人类心室成纤维细胞中也有分布。Ikeda等[18]在人类的心室成纤维细胞中也发现了TRPC1、TRPC3、TRPC4、TRPC6 的存在。

3.3 TRPC通道在心肌纤维化介导的疾病中的作用与机制 钙离子作为一种常见的第二信使，参与多种信号传导，心肌成纤维细胞上的TRPC通道介导的钙离子内流在心肌纤维化的级联反应中起了重要作用。TRPC通道介导钙离子内流，引起心肌成纤维细胞增殖、分化，胶原合成及纤维化形成，参与多种心血管疾病的发生发展。生理状态下，TRPC通道于心肌成纤维细胞上低表达。病理状态下，心肌成纤维细胞过表达，TRPC通道被激活，钙离子内流增加，激活钙调磷酸酶（CaN）信号通路，诱导激活T细胞核因子（NFAT）信号转录因子，引起下游细胞外信号调节激酶磷酸化（P-ERK），从而导致Ⅰ型、Ⅲ型胶原组成比例增加，进一步导致心肌纤维化，造成心脏结构破坏，室壁硬化，收缩功能下降，电活动出现异常，心肌缺血缺氧，最终导致心肌梗死、心力衰竭、心律失常等疾病。

3.3.1 心肌纤维化与心律失常 心房颤动是常见的心律失常，其发生与心房结构重构与电重构密切相关。心房结构重构是心房颤动发生及维持的基础,而心房纤维化是心房结构重构的重要标志。成纤维细胞增殖与分化导致的心肌结构重塑，进一步改变了心肌原有电生理结构，使电流传导出现折返，最终导致心房颤动的发生[19]。Harada等[17]发现新鲜分离的大鼠心脏成纤维细胞中大量表达TRPC3通道，吡唑-3（pyrazole-3）作为选择性的TRPC3通道阻滞剂，可抑制血管紧张素Ⅱ诱导的钙离子内流，从而使成纤维细胞增殖减少。Harada等[17]又在培养的左心房心房颤动犬的成纤维细胞中发现TRPC3通道介导钙离子内流增加，使细胞外信号调节激酶磷酸化，进一步导致心房纤维化，引起心房结构重塑与电重构，最终引起心房颤动。研究同时发现，微小RNA-26（MicroRNA-26）可减少 TRPC3通道的上调和成纤维细胞活化，从而抑制心房纤维化。这是因为活化的T细胞核因子能够上调TRPC通道的表达，从而促进纤维化，而微小RNA-26具有T细胞核因子活化启动区的结合位点，可以下调TRPC通道的表达。TRPC3通道调节心肌成纤维细胞的增殖和分化，控制钙离子内流，通过调节细胞外信号调节激酶引起心房颤动。Zhao等[20]研究显示，使用缬沙坦可以下调心房颤动犬心房上的TRPC3通道，并且推测缬沙坦与AT1受体结合，抑制下游二酰甘油信号的产生，从而抑制TRPC3通道表达。这些研究提示，抑制TRPC通道表达，可以抑制心房纤维化的发生与进展，这为治疗心房颤动提供新的思路与方向。

3.3.2 心肌纤维化与心力衰竭 心力衰竭是心脏结构或功能性疾病导致心室充盈和（或）射血功能受损，心排血量不能满足机体组织需要，并且伴随一系列临床症状。Kapur等[21]进行的一系列实验中，首先证实内皮素在由钙调神经磷酸酶/TRPC-6通道/转化生长因子-β1介导的右心室纤维化中起到重要作用，并且可以上调α-平滑肌抗原（α-SMA）的表达，其中是α-平滑肌抗原是肌成纤维细胞转化的标志。实验发现内皮素通过激活钙调神经磷酸酶/TRPC-6/转化生长因子-β1通路，引起心室纤维化，并最终引起右心心力衰竭。在建立的血管闭塞性肺动脉高压小鼠模型中，减少小鼠体内内皮素的产生可以改善右心室功能情况，同时限制右心室纤维化，同时在野生小鼠中也发现类似结果。这些实验表明内皮素在TRPC通道/转化生长因子-β1介导的右心室纤维化中起到重要作用，并且可以作为未来治疗右心室纤维化的靶目标。扩张型心肌病是一种以左心室扩张和功能障碍为特征的心肌疾病，并且最终导致心力衰竭，目前药物治疗只能控制症状，不能从根本上治疗该疾病。Kitajima等[22]的研究显示，在扩张型心肌病模型小鼠中发现，心脏TRPC3通道的表达、钙离子/钙调蛋白依赖的蛋白激酶Ⅱ（CaMKⅡ）活性增加。通过可透膜的二酰甘油拟似物1-油酰基-2-乙酰基锡-甘油（OAG）或机械拉伸激活TRPC3通道，引起胞内钙离子增加，诱导细胞内氮氧化物介导的活性氧的产生，从而引起心室扩大与心功能下降。而使用吡唑-3—TRPC3通道选择性抑制剂，则可以减少TRPC3通道介导的钙离子内流，从而抑制钙调蛋白依赖的蛋白激酶Ⅱ活性，以及活性氧的产生，并且左心室功能也能得到改善。抑制TRPC3通道是防止扩张型心肌病的进展的一个有效的治疗策略。心肌纤维化可最终导致心力衰竭，通过抑制心肌细胞上TRPC通道的表达，可以为治疗心力衰竭提供新的思路。

3.3.3 心肌纤维化与心肌梗死 心肌梗死是冠状动脉急性、持续性缺血缺氧所引起的心肌坏死，伴有血清心肌酶活性增高及进行性心电图变化，并可发心律失常、休克或心力衰竭，甚至危及生命。近年来其发病率呈明显上升趋势。Makarewich等[23]在建立的心肌梗死小鼠模型中发现，心肌梗死区的TRPC1/3/4/6通道mRNA表达增加，钙离子内流增加，从而导致心肌梗死后病理性心肌肥厚与收缩储备功能下降。阻断心肌梗死后TRPC通道的表达，心脏结构及功能有所改善。Makarewich等[23]又进行了另一研究，研究发现TRPC3/4/6通道在成年猫的心肌细胞中过表达，可以引起细胞内Ca2+内流增加，从而诱导钙调磷酸酶-活化T细胞核因子介导细胞肥大信号通路活化，最终导致心肌梗死后心脏结构功能的改变。Hang等[24]在建立的心肌梗死大鼠模型中发现，在使用脑源性神经营养因子治疗后，TRPC通道介导的心肌梗死后心功能有所改善，心肌梗死面积减小，乳酸脱氢酶活性下降。这是由于BNDF可以通过上调B淋巴细胞瘤-2基因（B-cell lymphoma-2,bcl-2）的表达，同时下调半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3的表达，调节原肌球蛋白相关激酶B-TRPC3/6通道介导的心肌梗死，最终抑制细胞凋亡。可见，TRPC通道在心肌梗死过程中发挥重要作用，抑制TRPC通道的表达，可以作为未来治疗心肌梗死的新方向。

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