心律失常與受體相關(guān)研究

1、心律失常與受體相關(guān)研究    受體研究已有40余年，由于心臟存在多種受體，各種受體有其自身的信號(hào)通路，且受體間又存在交叉作用(cross-talk)，故受體及其信號(hào)通路研究仍是心血管疾病領(lǐng)域的重要方向。 心臟病變時(shí)，心內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)，尤其是腎上腺素能受體通路有不同程度的損害。心力衰竭時(shí)受體功能異常是致心律失常以及心功能損害的重要中介因素。受體通過調(diào)節(jié)各種離子通道(Na+、Ca2+、K+、Cl-通道)改變細(xì)胞內(nèi)外離子濃度，影響細(xì)胞電活動(dòng)，易致傳導(dǎo)性改變或產(chǎn)生后除極而誘發(fā)各種心律失常。利用遺傳性猝死狗模型證實(shí)了室性心律失常發(fā)生的機(jī)制為浦肯野纖維早期后除極誘發(fā)

2、的觸發(fā)活動(dòng)1。 現(xiàn)就目前涉及心律失常與受體、心律失常遺傳基礎(chǔ)及傳導(dǎo)系統(tǒng)有關(guān)研究作一概述。 一、腎上腺素能受體 1.腎上腺素能受體(受體)在傳導(dǎo)系統(tǒng)的分布竇房結(jié)、心房內(nèi)、房室結(jié)、希氏束和心室內(nèi)傳導(dǎo)系統(tǒng)均有1、2受體分布。竇房結(jié)內(nèi)1、2受體均高于周圍心房肌，房室結(jié)內(nèi)2受體最高。希氏束1受體最低，希氏束、房室間隔2受體最低。另外傳導(dǎo)系統(tǒng)各部位1、2受體密度不一致。竇房結(jié)與心房內(nèi)均以1受體為主，但竇房結(jié)中2受體為心房的2.5倍，與竇房結(jié)特殊的生理功能相一致2。希氏束內(nèi)2受體比例最高，占(72±6)%，房室結(jié)為(51±3)%，房室間隔均為(36±1)%。心室肌與冠狀動(dòng)脈相比

3、，其受體與G蛋白耦聯(lián)更牢固3，可能與心室肌以1腎上腺素能受體為主而冠狀動(dòng)脈以2受體為主的亞型分布差異有關(guān)。 關(guān)于年齡對(duì)344只 Fisher大鼠受體影響的研究發(fā)現(xiàn)，隨年齡增長，房室結(jié)受體密度下降，但受體親合力及亞型比率不變；而在左右心室，受體的密度和亞型比率均無改變4。心力衰竭患者有1受體下調(diào)，這種現(xiàn)象在心力衰竭早期就出現(xiàn)，且與心力衰竭的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)；2受體數(shù)目不變但功能下降，可能與抑制性G蛋白(G-protein inhibit)功能增強(qiáng)有關(guān)。1、2受體數(shù)目及比例在擴(kuò)張型心肌病(DCM)、缺血性心肌病(ICM)心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)中差別不明顯5。在經(jīng)手術(shù)去除交感和副交感神經(jīng)的

4、動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)，受體呈持續(xù)性上調(diào)，而M受體卻不受影響6。 2.腎上腺素能受體在心律失常中的意義正常心肌細(xì)胞受體激動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生異常電活動(dòng)。當(dāng)心臟病變，尤其在心力衰竭、心肌缺血、心肌梗塞時(shí)受體通路受損，誘發(fā)心律失常7。急性心肌缺血時(shí)，缺血區(qū)域局部兒茶酚胺(CA)濃度較血漿CA濃度高數(shù)倍，刺激傳入和傳出性自主神經(jīng)，使得功能性耦聯(lián)的受體數(shù)目以及1腎上腺素能受體反應(yīng)性增加。浦肯野纖維上受體可調(diào)節(jié)其傳導(dǎo)性，此由Na+通道激活介導(dǎo)。心力衰竭時(shí)1受體下調(diào)而2受體不變，提示2受體可能在心力衰竭致心律失常中意義更大。眾多臨床研究發(fā)現(xiàn)并非所有的受體阻滯劑對(duì)心肌梗塞后心律失常起相同的保護(hù)作用。非選擇性受體阻滯劑對(duì)交感神

5、經(jīng)末梢腎上腺素釋放比選擇性受體阻滯劑有更好的阻斷作用8。同時(shí)完全阻斷1和2受體較選擇性阻斷1受體有更好的抗心律失常作用。這說明2受體在急性心肌梗塞誘發(fā)的嚴(yán)重室性心律失常中具重要意義。推測機(jī)制可能是2受體激活L-型Ca2+通道，或由細(xì)胞膜上離子交換提高細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度，造成膜電位波動(dòng)，誘發(fā)室性心動(dòng)過速(室速)或心室顫動(dòng)(室顫)。以上作用非cAMP依賴，可能是G蛋白與離子通道直接作用的結(jié)果9。 某些室上性心律失常的發(fā)生可能與冠狀動(dòng)脈上的受體密切相關(guān)。如病態(tài)竇房結(jié)綜合征，病理生理改變包括冠狀動(dòng)脈痙攣、冠狀動(dòng)脈微循環(huán)損傷和交感神經(jīng)功能不全，這些很可能由于冠狀動(dòng)脈上受體功能下降所致10。受體通路可開放

6、IKATP(ATP敏感性K+通道)，導(dǎo)致細(xì)胞膜過度極化，Ca2+內(nèi)流增加，進(jìn)一步刺激一氧化氮(NO)合成11，最終擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈。冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)后發(fā)生竇房結(jié)和房室結(jié)動(dòng)脈阻塞的患者更易發(fā)生心房顫動(dòng)(房顫)，這也可能與冠狀動(dòng)脈上交感神經(jīng)系統(tǒng)受體功能下降，造成冠狀動(dòng)脈功能不全有關(guān)12。 3.腎上腺素能受體與其它類型受體間的相互影響受體與腺苷功能密切相關(guān)。心肌缺血時(shí)局部去甲腎上腺素(NE)釋放，促使腺苷合成；阻斷受體可減少心臟腺苷合成和釋放。這可能因?yàn)槭荏w阻斷后，ATP消耗減少，高能磷酸化合物濃度升高13。過去普遍認(rèn)為腺苷通過A1(腺苷受體-型)抑制腺苷酸環(huán)化酶，保護(hù)心室肌。但在長時(shí)間室顫時(shí)，外源性CA

7、可降低除顫閾值(DFT)，同時(shí)由于缺氧造成的腺苷含量增加通過拮抗腎上腺素能通路而提高DFT，從而不利于室顫的治療14。與年齡相關(guān)性受體功能下降相似，隨年齡增長A受體(腺苷受體)也下調(diào)，尤其是特異性A1受體介導(dǎo)的抑制性信號(hào)通路的功能也降低，作用環(huán)節(jié)可能在腺苷/受體或受體/G蛋白水平15。 血管緊張素(angiotensin ,A ng-II)作用于AT1(Ang-II受體-I型)受體，激活蛋白激酶C(PKc)，降低大鼠心臟1受體的刺激作用。這種Ang-介導(dǎo)的PKc活化可能與弗波酯(phorbol ester)介導(dǎo)的PKc活化有所不同。在動(dòng)靜脈瘺動(dòng)物模型中，假手術(shù)組以

8、AT1亞型為主，而手術(shù)組以AT2亞型為主。應(yīng)用受體阻滯劑后，AT受體亞群分布部分逆轉(zhuǎn)回至AT1。這一現(xiàn)象在說明AT2在容量負(fù)荷造成的心臟擴(kuò)大中起一定作用的同時(shí)，也揭示了受體與AT受體之間存在功能上的相互作用16。 4.抗腎上腺素能受體自身抗體在心律失常中的意義交感神經(jīng)在調(diào)節(jié)心臟自律性方面起重要作用。轉(zhuǎn)基因小鼠心房過度表達(dá)1腎上腺素能受體可致心率變異性(HRV)減少，心律失常發(fā)生率增加17。 過去對(duì)于抗腎上腺素能受體抗體(抗抗體)的研究多集中在心肌病上，認(rèn)為心肌病發(fā)病與自體免疫異常有關(guān)，血清中出現(xiàn)高滴度的抗1抗體。晚近在研究各種原發(fā)性電活動(dòng)異?；颊邥r(shí)發(fā)現(xiàn)原發(fā)性室性心律失常血清抗抗體陽性率52.3

9、%(11/21)，顯著高于正常對(duì)照組14.8%(15/101)。傳導(dǎo)阻滯組35.7%(5/14)也明顯高于正常對(duì)照組。但室性心律失常中具備兩種受體的抗體，而傳導(dǎo)阻滯患者血清中只有抗1抗體陽性的趨勢。房性心律失常患者血清中抗1、2抗體無顯著升高18。Paci用放射性配基結(jié)合抑制分析法檢測擴(kuò)張型心肌病(DCM)患者，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在DCM患者中伴有復(fù)雜性室性心律失常(CVA)者，血清中抗抗體陽性率30%，遠(yuǎn)高于不伴CVA者(5%)和正常人(0%)，從而推論DCM患者血清中抗體的出現(xiàn)與CVA的發(fā)生密切相關(guān)而與心室功能不全程度無關(guān)。同時(shí)也提示了抗抗體與室性心律失常的關(guān)系可能較其與心肌病本身更為相關(guān)更為直接1

10、9。 腎上腺素能受體自身抗體在正常人體內(nèi)有低水平存在，起自體調(diào)節(jié)受體的作用，但異常的自體免疫過程產(chǎn)生高滴度抗體將會(huì)導(dǎo)致一系列受體后跨膜信號(hào)傳遞過程的改變。關(guān)于抗抗體在心律失常發(fā)病機(jī)制中的研究目前多局限于回顧性研究，進(jìn)一步確定抗抗體存在是心律失常發(fā)病的啟動(dòng)因素之一，還需做大量的前瞻性研究。另外高水平抗抗體的存在也提示，    在臨床上是否可以采取清除血清抗體的方法，作為心律失常患者的輔助治療手段。 二、腎上腺素能受體與心律失常 人類心臟存在腎上腺素能受體(受體)家族，1有A、B、C、D 4種亞型。目前已證實(shí)犬浦肯野纖維上存在2受體20，但似乎人類

11、心肌內(nèi)沒有2受體。所以對(duì)受體與心律失常相關(guān)研究集中于1受體。 受體通路由磷脂酶C(PLC)激活分解磷酸肌醇二磷酸(PIP2)生成三磷酸肌醇(IP3)、二酰甘油(DAG)，最終調(diào)節(jié)Ca2+、Na+、K+濃度而產(chǎn)生細(xì)胞電活動(dòng)的異常。這一過程是Ca2+依賴性的。在犬心肌梗塞后誘發(fā)室顫模型中，給予受體阻滯劑可預(yù)防室顫發(fā)生。由此可見，1受體特別是1A亞型在嚴(yán)重心律失常中起重要作用21。刺激1受體可加重離體大鼠心臟缺血再灌注心律失常，可能由于缺血時(shí)局部交感神末稍釋放內(nèi)源性CA，激活1A受體，通過增加Na+-H+交換，造成細(xì)胞內(nèi)Na+濃度升高，Ca2+超負(fù)荷，易發(fā)生后除極和觸發(fā)活動(dòng)所致22。另外細(xì)胞內(nèi)高Ca

12、2+可激活鈣敏感性K+通道(IK Ca)，加重缺血時(shí)心律失常的發(fā)生。但也有人報(bào)道應(yīng)用1A阻滯劑卻未能明顯降低再灌注心律失常的發(fā)生23，如何解釋這一矛盾，尚需進(jìn)一步研究。1受體可抑制IK、Ito，延長浦肯野纖維動(dòng)作電位復(fù)極化時(shí)間，有利于早期后除極誘發(fā)室性心律失常。犬浦肯野纖維與心內(nèi)膜肌纖維對(duì)CA反應(yīng)性存在差異，來源于1受體相對(duì)密度差異，并且由此產(chǎn)生兩種組織連接處細(xì)胞電活動(dòng)的不一致將有助于誘發(fā)心律失常24。 近年來，人們對(duì)Cl電流給予了極大的重視。豚鼠心室肌細(xì)胞存在cAMP激活的Cl電流(ICl cAMP)，它可使膜除極化，縮短APD(動(dòng)作電位時(shí)限)，導(dǎo)致心律失常，受體激動(dòng)劑可

13、抑制這種腎上腺素能受體激活的Cl電流25。但目前尚未發(fā)現(xiàn)人心肌細(xì)胞中存在Cl電流。 三、傳導(dǎo)系統(tǒng)分離技術(shù)研究 傳導(dǎo)系統(tǒng)分離技術(shù)的探索，將有助于了解傳導(dǎo)系統(tǒng)各部分細(xì)胞的組織化學(xué)和電生理特性，為心律失常發(fā)病機(jī)制的研究提供了有力的手段。 單個(gè)竇房結(jié)細(xì)胞的分離多取材于兔和豚鼠的心臟26。在離體心臟灌流、膠原酶酶解的基礎(chǔ)上，剪下竇房結(jié)區(qū)域，繼續(xù)酶解消化，最終分散成單個(gè)細(xì)胞。典型的竇房結(jié)細(xì)胞在顯微鏡下呈長梭形，長約5080 m，寬1015 m，橫紋較淡，有一個(gè)明顯的核居于胞漿中央?yún)^(qū)27。 浦肯野纖維的分離有多種方法，例如在4 Kreb溶液中將離體心臟打開，從左室取一窄條附有浦

14、肯野纖維的肌段(寬約23 mm，平均橫切面積1.2 mm2)，將游離的纖維末梢繼續(xù)灌注懸浮，最終得到單個(gè)浦肯野纖維細(xì)胞28。 以上傳統(tǒng)的細(xì)胞分離方法均較繁瑣，且多用于膜片鉗技術(shù)記錄單個(gè)細(xì)胞離子流的變化，故應(yīng)用受限。Song等29創(chuàng)立了一種改良技術(shù)，根據(jù)傳導(dǎo)系統(tǒng)解剖學(xué)定位特點(diǎn)，沿心臟長軸分離出整個(gè)傳導(dǎo)系統(tǒng)。此法具有操作簡便，可觀察到傳導(dǎo)系統(tǒng)兩個(gè)相鄰部位之間的過渡組織，以及能與其他多種實(shí)驗(yàn)?zāi)康南嗯浜系膬?yōu)點(diǎn)。 四、心律失常的遺傳學(xué)基礎(chǔ) 美國每年有350 000人死于心臟性猝死，然而至今遺傳性心律失常的分子細(xì)胞學(xué)機(jī)制仍是個(gè)謎，部分研究已將某些心律失常相關(guān)基因在染色體上定位

15、。 長QT綜合征(LQT)是一種遺傳性疾病。近年來逐步認(rèn)識(shí)到LQT起源于編碼心肌細(xì)胞離子通道蛋白基因的突變。4個(gè)LQT基因已被證實(shí)，亦不排除其它基因位點(diǎn)的存在30。LQT3基因SCN5A位于3號(hào)染色體，編碼心肌Na+通道，SCN5A通道基因突變引起通道功能增強(qiáng)(gain-of-channel function)。LQT2基因HERG編碼Ik通道alpha亞單位，位于7號(hào)染色體。HERG鉀通道基因突變可造成通道功能下降。11號(hào)染色體上KVLQT1編碼蛋白質(zhì)的生理特性尚不清楚，但從其互補(bǔ)DNA序列分析中提示這一蛋白質(zhì)可能是一種新型K+通道31。LQT4基因位于4q25-7，部分患者伴有面

16、肩胛肱部肌營養(yǎng)不良(facioscapulohumeral muscular dystrophy,FSHD),且FSHD基因位于4q35-ter，推測兩者可能有一定關(guān)系。 家族性DCM中有一種特殊類型傳導(dǎo)系統(tǒng)紊亂性擴(kuò)張型心肌病(CDDC)，其家族成員在2030歲之間表現(xiàn)出明顯的心律失常和房室阻滯。對(duì)俄亥俄州(Ohio)一家族進(jìn)行連鎖分析，發(fā)現(xiàn)CDDC基因位于1號(hào)染色體中心區(qū)(1p1-1q1)。最初連接蛋白connexin40(縫隙連接的蛋白成份)基因被認(rèn)為是CDDC的代表基因，但未得到進(jìn)一步證實(shí)。最近Mark等32(1996)對(duì)一個(gè)瑞士-德國家族的連鎖分析結(jié)果，將基因定位于

17、3號(hào)染色體短臂上(3P22-P25)，具體代表基因產(chǎn)物不知。 另外對(duì)家族性房顫的基因分析，也發(fā)現(xiàn)其與染色體上某一位點(diǎn)變異密切相關(guān)33。以上資料表明遺傳在心律失常中占重要地位。大量人群調(diào)查，尤其是家族基因連鎖分析，將有助于從基因水平揭示心律失常的發(fā)病機(jī)制。 五、房顫的離子、受體研究 房顫是最常見的慢性心律失常，西方60歲以上的人群有2%4%的患者有房顫。房顫的電生理特點(diǎn)為有效不應(yīng)期和動(dòng)作電位時(shí)限縮短，不應(yīng)期離散度增加，但對(duì)房顫發(fā)生的細(xì)胞學(xué)機(jī)制了解很少。目前研究多集中在房顫時(shí)離子電流的異常上。有關(guān)研究表明，慢性房顫患者心房動(dòng)作電位時(shí)限和有效不應(yīng)期的縮短是由于外向K+電流減弱所致，且與特異性心房K+

18、電流密度的改變相關(guān)。Ik亞單位蛋白有KV1.5和KV2.1兩種類型，慢性房顫時(shí)KV2.1密度不變，而KV1.5明顯減少，且與Ik密度下降相一致，說明KV1.5是人心房肌細(xì)胞中Ik的主要成份34。另外慢性房顫患者，Ik Ach(Ach激活的外向鉀電流)、L-型Ca2+通道、ICa的mRNA顯著下降，降低程度與房顫病程呈正相關(guān)。 心房肌內(nèi)M受體含量豐富，迷走神經(jīng)興奮后釋放Ach作用于M受體，通過G蛋白激活的外向K+電流，可使細(xì)胞膜過度極化，動(dòng)作電位時(shí)限縮短。由于迷走神經(jīng)末梢在心房中的離散性分布，迷走興奮時(shí)，Ik Ach的激化程度在空間上亦非均一，從而造成各部分電活動(dòng)不一致，有效

19、不應(yīng)期離散度增加，易化折返形成，誘發(fā)房顫。腎上腺素能受體通路對(duì)Ik Ach、L型Ca2+通道均有激活作用，故在房顫發(fā)生中可能有意義。在對(duì)多種離子通道調(diào)控的研究中發(fā)現(xiàn)一特殊現(xiàn)象，M2、2腎上腺素能受體對(duì)離子通道均為正調(diào)節(jié)，但在房顫中這些離子通道密度顯著減少，是否離子通道也與受體一樣，對(duì)受體后徑路的刺激產(chǎn)生下調(diào)反應(yīng)還有待進(jìn)一步探索。 在對(duì)多種心律失?；颊呖箍贵w研究中，房性心律失常似與抗抗體相關(guān)性不大，可能由于心房肌中M2受體在細(xì)胞自律性調(diào)控中占優(yōu)勢所致，故可考慮研究一下房性心律失常尤其房顫患者是否存在高水平的抗M2抗體。 AT受體在房顫發(fā)病中意義不甚明了。已有研究發(fā)現(xiàn)慢性房顫患者A

20、60;   TI受體mRNA顯著降低，可能與房顫后心房功能不全有關(guān)。但Ang 也具有離子通道調(diào)節(jié)作用。如Ang-可激活心臟受體而影響Na+通道，增加細(xì)胞膜上Na+通道的開放概率、激活與失活速率。Ang-增強(qiáng)Ca2+通道作用是通過受體與通道的直接作用。以上均表明Ang-II可能會(huì)在心律失常發(fā)病中起一定作用，但AT受體究竟是否有影響，以及其作用環(huán)節(jié)仍值得探討。 參考文獻(xiàn) 1Gilmour RF,Moise NS.Triggered activity as a mechanism for&#

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