王糧山綜述，顧承雄審校

綜述

心肌梗死后縫隙連接蛋白43重構(gòu)與室性心律失常

王糧山綜述，顧承雄審校

縫隙連接蛋白43（Cx43）是心肌最主要的連接蛋白，在正常心室肌細(xì)胞中主要在閏盤呈簇狀分布，以細(xì)胞端對端分布為主。研究發(fā)現(xiàn)心肌梗死后Cx43的數(shù)量、分布和結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了顯著性異常改變，即Cx43重構(gòu)。近來，一些研究表明Cx43重構(gòu)與室性心律失常的發(fā)生有關(guān)。本文就心肌梗死后Cx43重構(gòu)與室性心律失常的相關(guān)性作簡要綜述。

心肌梗死；縫隙連接蛋白43；重構(gòu)；室性心律失常

縫隙連接（GJ）是介導(dǎo)細(xì)胞間通訊的跨膜通道，縫隙連接蛋白43（Cx43）是心肌細(xì)胞最主要的連接蛋白[1]。Cx43是一個由6號染色體編碼，分子量為43 kD的蛋白，在正常心室肌細(xì)胞中主要在閏盤呈簇狀分布，以細(xì)胞端對端分布為主[2]。Cx43是心肌細(xì)胞電耦聯(lián)及化學(xué)耦聯(lián)的基礎(chǔ)，其在心室肌的空間分布、數(shù)量、結(jié)構(gòu)的異常均能影響GJ電荷耦聯(lián)和代謝耦聯(lián)的功能從而導(dǎo)致心律失常的發(fā)生[3]。研究表明，Cx43與室性心律失常的發(fā)生有關(guān)[4]，而心肌梗死后Cx43重構(gòu)與室性心律失常相關(guān)[5]， 干預(yù)Cx43重構(gòu)可影響心肌梗死后室性心律失常的發(fā)生。

1 心肌梗死后Cx43重構(gòu)及機(jī)制

多項研究發(fā)現(xiàn)，心肌梗死后Cx43發(fā)生了重構(gòu)現(xiàn)象，即Cx43的數(shù)量、分布和結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了顯著性異常改變[5]。正常情況下，心室肌細(xì)胞間端-端相鄰部位Cx43明顯多于側(cè)-側(cè)相鄰的部位。Matsuahita等[6]在大鼠急性缺血的實驗中發(fā)現(xiàn)，結(jié)扎左冠狀動脈（冠脈）分支6～12 h后，梗死區(qū)Cx43的數(shù)量顯著減少，正常的分布紊亂，邊緣區(qū)Cx43的表達(dá)下降；24～48 h后，邊緣區(qū)Cx43的表達(dá)急劇下降到不足對照組的5%；其表達(dá)水平在8～15 d后恢復(fù)至正常，60 d后又逐漸下降。對因冠心病和非冠心病猝死患者的心臟取材觀察，潘明玉等[7]發(fā)現(xiàn)，在冠心病心肌梗死猝死病例中，不同心肌部位的Cx43陽性表達(dá)差異較大；與正常心肌相比，Cx43的分布在梗死病灶及其鄰近區(qū)域出現(xiàn)顯著紊亂，在一部分梗死中心區(qū)域已經(jīng)完全消失，而一部分梗死中心區(qū)的部分Cx43呈現(xiàn)出重新分布，散在地分布于細(xì)胞質(zhì)中；在邊緣帶與壞死區(qū)鄰接處絕大部分Cx43已消失，只有極少數(shù)Cx43分布于心肌細(xì)胞側(cè)-側(cè)相連處，并可見許多島狀、半島狀的尚存活心肌在邊緣帶附近，細(xì)胞之間的閏盤Cx43重度損壞崩解，尤其是細(xì)胞端-端相連處的Cx43幾乎完全消失，而重新散在并紊亂地分布于細(xì)胞側(cè)-側(cè)相連處。此外，Peters等[8]在對心肌缺血犬的研究中也發(fā)現(xiàn)犬心肌梗死后Cx43的表達(dá)及分布有上述類似改變。上述都表明心肌梗死后Cx43發(fā)生了重構(gòu)，但其機(jī)制仍不完全明確。心肌梗死后神經(jīng)重構(gòu)，可能是Cx43重構(gòu)的主要機(jī)制之一。

Ando等[9]在對結(jié)扎左冠狀動脈的小鼠進(jìn)行迷走神經(jīng)刺激時發(fā)現(xiàn)，非刺激組Cx43的數(shù)量比刺激組顯著下降[（37±20）% vs （79±18%）]，并且迷走神經(jīng)刺激能阻止急性缺血Cx43減少而產(chǎn)生抗心律失常作用，而阿托品可對抗這種作用。胡笑容等[10]發(fā)現(xiàn)急性心肌缺血時迷走神經(jīng)刺激能夠抑制室性心動過速（室速）或心室顫動（室顫）的發(fā)生，其機(jī)制可能主要與迷走神經(jīng)刺激抑制了Cx43的脫磷酸化及其分布變化有關(guān)。而Salameh等[11]用去甲腎上腺素培養(yǎng)乳鼠心肌細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)Cx43表達(dá)明顯增加。由此表明，自主神經(jīng)活性的變化可導(dǎo)致Cx43重構(gòu)。心肌梗死后心臟神經(jīng)纖維存在著變性、壞死、再生、重構(gòu)的動態(tài)演變過程[12]，此種過程必然引起自主神經(jīng)活性的變化，進(jìn)而導(dǎo)致Cx43重構(gòu)。另外，也有研究報道認(rèn)為腫瘤壞死因子-ɑ（TNF-ɑ）以及血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）均可使新生大鼠心肌細(xì)胞的Cx43 表達(dá)增加[13，14]。

2 心肌梗死后Cx43重構(gòu)與室性心律失常

之前對室性心律失常的研究一致認(rèn)為細(xì)胞興奮性是心律失常的重要因素，但縱向研究發(fā)現(xiàn)，心肌梗死2周后細(xì)胞興奮性恢復(fù)正常。目前大量的研究證實心肌梗死后Cx43重構(gòu)能誘發(fā)室性心律失常[5，8]。Amino等[15]在非透壁性心肌梗死兔模型中發(fā)現(xiàn)梗死區(qū)及其邊緣Cx43表達(dá)下降，經(jīng)刺激后室性快速型心律失常的發(fā)生增加，當(dāng)改善Cx43表達(dá)后，呈現(xiàn)出相反結(jié)果，提示Cx43表達(dá)下降是梗死后室速或室顫發(fā)生的重要因素。Greener等[16]對心肌梗死豬進(jìn)行Cx43基因轉(zhuǎn)導(dǎo)，誘導(dǎo)出Cx43的表達(dá)，并采用一個埋藏式心臟轉(zhuǎn)復(fù)除顫器來檢測室速和室顫的發(fā)生。在豬心肌梗死后4周，實驗組對實驗豬進(jìn)行Cx43基因轉(zhuǎn)導(dǎo)，對照組接受含有β-半乳糖苷酶的病毒，空白對照組不做任何處理，實驗組的心肌梗死邊緣區(qū)Cx43的含量、磷酸化的比例及閏盤處的縫隙連接蛋白分布均是對照組的2倍。所有豬在實驗之前均能誘發(fā)出持續(xù)單形性室速，實驗1周之后實驗組只有40%的豬能誘發(fā)出室速，而對照組仍能全部誘發(fā)出室速?？紤]到對于人類疾病來說，豬模型比其他動物模型更具有相關(guān)性，這個實驗可能是目前最直接、最能證明Cx43的表達(dá)能減少室性心律失常易感性[17]，反之則

提示心肌梗死后Cx43重構(gòu)是室性心律失常發(fā)作的促發(fā)因素。

3 Cx43重構(gòu)導(dǎo)致心肌梗死后室性心律失常發(fā)生的機(jī)制

Cx43重構(gòu)是心肌梗死后室性心律失常的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。正常情況下，心室肌細(xì)胞間端-端相鄰部位Cx43明顯多于側(cè)-側(cè)相鄰的部位，數(shù)量約是后者的3倍，同時，心室肌縱向傳導(dǎo)速度約為橫向傳導(dǎo)速度的3倍[1]。Cx43在心肌細(xì)胞的不均勻分布造成了電傳導(dǎo)的不連續(xù)性和各向異性。心肌梗死后，梗死區(qū)邊緣區(qū)存活心肌細(xì)胞Cx43數(shù)量顯著減少，發(fā)生重新分布，呈散在紊亂分布于細(xì)胞側(cè)-側(cè)連接處。研究表明，Cx43表達(dá)減少程度與傳導(dǎo)速度成負(fù)相關(guān)[18]；Cx43側(cè)邊化后，細(xì)胞間側(cè)-側(cè)電耦聯(lián)可能增加，橫向傳導(dǎo)機(jī)會上升，心肌細(xì)胞電傳導(dǎo)方向的均勻性受影響，傳導(dǎo)速度降低[19]。Gutstein等[20]發(fā)現(xiàn)，心臟Cx43基因條件性敲除小鼠心臟的橫向傳導(dǎo)速度比縱向傳導(dǎo)速度降低更顯著，從而導(dǎo)致傳導(dǎo)的各向異性比率顯著增加，其心臟雖仍具有正常的解剖結(jié)構(gòu)和收縮功能，但可出現(xiàn)致死性的自發(fā)性室性心律失常。由此可見，Cx43重構(gòu)影響心室沖動傳導(dǎo)速度及各向異性，進(jìn)而導(dǎo)致室性心律失常的發(fā)生。

另有研究表明，心肌梗死后的Cx43重構(gòu)所致的心室沖動傳導(dǎo)速度減慢以及各向異性比增加，再加上心肌纖維膜上離子通道重構(gòu)的參與，都易于形成折返，從而引起心律失常[21]。形成折返性心律失常必須具備三個因素：單向傳導(dǎo)阻滯、折返環(huán)和減慢的傳導(dǎo)速度[22]。Cx43是心肌細(xì)胞電耦聯(lián)及化學(xué)耦聯(lián)的基礎(chǔ)，其在心室肌的空間分布、數(shù)量、結(jié)構(gòu)的異常均會導(dǎo)致GJ電耦聯(lián)紊亂[3]，進(jìn)一步導(dǎo)致傳導(dǎo)速度減慢和單向傳導(dǎo)阻滯。梗死邊緣區(qū)Cx43重構(gòu)導(dǎo)致了該區(qū)域電耦聯(lián)的減弱和紊亂，產(chǎn)生了復(fù)雜的興奮沖動波陣面擴(kuò)展徑路，為心律失常的發(fā)生創(chuàng)造了條件[23]。Peters等[8]通過狗心肌梗死灶心外膜下邊緣區(qū)電標(biāo)測和心肌免疫組化，發(fā)現(xiàn)梗死瘢痕區(qū)心肌Cx43發(fā)生了重構(gòu)，在未能誘發(fā)持續(xù)性室性心動過速的犬心上，Cx43重構(gòu)從梗死瘢痕區(qū)往心外膜延續(xù)，而心外膜下最表層心肌的Cx43分布基本正常，但在能誘發(fā)持續(xù)室速的犬心上，發(fā)現(xiàn)心外膜下梗死邊緣區(qū)存幾乎全層都發(fā)生了Cx43重構(gòu)，通過標(biāo)測發(fā)現(xiàn)該位置和“8”字折返環(huán)的共同通路是同一部位。此研究直接證明Cx43重構(gòu)和折返環(huán)關(guān)系密切。綜上，Cx43是心肌梗死后室性心律失常發(fā)生的分子基礎(chǔ)。

4 心肌梗死后Cx43重構(gòu)的干預(yù)效果

心肌梗死后Cx43重構(gòu)會導(dǎo)致傳導(dǎo)異常以及折返性心律失常的發(fā)生，逆轉(zhuǎn)Cx43重構(gòu)也許是防治心肌梗死后室性心律失常的關(guān)鍵。Greener等[16]對心肌梗死后的豬進(jìn)行Cx43基因轉(zhuǎn)導(dǎo)，可以增強(qiáng)其表達(dá)，提高心肌細(xì)胞的傳導(dǎo)性，同時減少傳導(dǎo)的各向異性，能夠改善GJ的電偶聯(lián)。由此推測，基因治療有可能成為抗心律失常的一種新的處理方法[24]。Amino等[15]發(fā)現(xiàn)體外定向重離子流放射具有類似的效果，但其對人體具有放射性損害，故不宜推廣。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）也被證實有類似結(jié)果[25]，其來源廣泛，具有自體和異體易獲得性、體外可擴(kuò)增及多向分化潛能等優(yōu)點，但如何將其整合到病變心肌細(xì)胞還有待進(jìn)一步研究。

另外有一些藥物，如粒細(xì)胞集落刺激因子、AngⅡ受體拮抗劑、強(qiáng)力霉素均是通過干預(yù)心肌梗死后Cx43重構(gòu)而起到抗心律失常作用。史力生等[26]通過對心肌梗死后的小鼠注射粒細(xì)胞集落刺激因子（G-CSF）以及骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植，發(fā)現(xiàn)G-CSF能動員MSC歸巢到心肌梗死區(qū)，從而促進(jìn)Cx43的表達(dá)。Ficher等[14]發(fā)現(xiàn)接受AngⅡ受體拮抗劑的心肌梗死后的小鼠比未經(jīng)處理的小鼠更不能誘發(fā)出室性心律失常（33% vs 88%），且其Cx43分布基本正常，而對照組小鼠Cx43紊亂分布在縫隙連接處。同樣，F(xiàn)an等[27]發(fā)現(xiàn)強(qiáng)力霉素能通過抑制金屬蛋白酶的活性改善Cx43重構(gòu)從而降低了心律失常的易感性。以上研究都在動物實驗證明了這些藥物能改善心肌梗死后Cx43重構(gòu)，但要運用到人類的治療中還需進(jìn)一步探索。

相反，徹底破壞Cx43，破壞GJ，進(jìn)而切斷異常傳導(dǎo)路徑消除折返也不失為另一種思路。我國學(xué)者在國內(nèi)率先嘗試使用雙極射頻消融聯(lián)合非體外循環(huán)下冠狀動脈旁路移植術(shù)和室壁瘤成形術(shù)治療室壁瘤并發(fā)室性心律失?；颊?例，療效良好[28，29]。其中一位患者術(shù)前Holter檢查結(jié)果顯示多種形態(tài)室性早搏67540/24 h，術(shù)后銳減至872/24 h，這提示對心室壁的雙極射頻消融術(shù)治療室壁瘤并發(fā)室性心律失常具有重要臨床意義，但其應(yīng)用仍屬探索階段，需進(jìn)一步研究探討。以上研究表明，干預(yù)Cx43重構(gòu)可以預(yù)防或治療心肌梗死后室性心律失常的發(fā)生。但增加Cx43表達(dá)不會是治療心肌梗死后室性心律失常的終極方案，關(guān)于心肌梗死相關(guān)性室性心律失常機(jī)制還有待于更進(jìn)一步研究。

[1] Kar R, Batra N, Riquelme MA, et al. Biological role of connexin intercellular channels and hemichannels. Arch Biochem Biophys, 2012, 524: 2-15.

[2] Picoli C, Nouvel V, Aubry F, et al. Human connexin channel specificity of classical and new gap junction inhibitors. J Biomol Screen, 2012, 17: 1339-1347.

[3] 袁勇華, 方亦兵, 何學(xué)華. Cx43在室性心律失常中的作用研究進(jìn)展. 國際兒科學(xué)雜志, 2010, 2: 161-163.

[4] Osbourne A, Calway T, Broman M, et al. Downregulation of connexin43 by microRNA-130a in cardiomyocytes results in cardiac arrhythmias. J Mol Cell Cardiol, 2014, 74: 53-63.

[5] Severs NJ, Bruce AF, Dupont E, et al. Remodelling of gap junctions and connexin expression in diseased myocardium. Cardiovasc Res, 2008, 80: 9-19.

[6] Matsuahita T, Oyamada M, Fujimoto K, et al. Remodeling of cellcell and cell-extracellular matrix interactions at the border zone of rat myocardial infarcts. Cire Res, 1999, 85: 1046-1055．

[7] 潘明玉. 心肌連接蛋白Cx43在心肌梗死患者中的表達(dá). 泰山醫(yī)學(xué)院, 2010.

[8] peters NS, Coromilas J, Severs NJ, et al．Disturbed connexin43 gap junction distribution correlates with the location of reentrant circuits in theepicardial border zone of healing canine infarcts thatcause ventricular tachycardia．Circulation, 1997, 95: 988-996．

[9] Ando M, Katare RG, Kakinuma Y, et al. Efferent vagal nerve stimulation protects heart against ischemia-induced arrhythmias by preserving connexin43 protein. Circulation, 2005, 112:164-70.

[10] 胡笑容, 江洪, 溫華知, 等. 迷走神經(jīng)刺激對大鼠缺血性心律失常的影響及其機(jī)制. 武漢大學(xué)學(xué)報（醫(yī)學(xué)版）, 2008, 29: 568-571.

[11] Salameh A, Krautblatter S, Baessler S, et al. Signal transduction and transcriptional control of cardiac connexin43 up-regulation after alpha 1-adrenoceptor stimulation. J Pharmacol Exp Ther, 2008, 326: 315-322.

[12] 張濤, 商麗華. 心肌梗死后交感神經(jīng)重構(gòu)與室性心律失常. 中國心臟起搏與心電生理雜志, 2012, 26: 383-385

[13] Xiao H, Chen Z, Liao Y, et al. Positive correlation of tumor necrosis factor-alpha early expression in myocardium and ventricular arrhythmias in rats with acute myocardial infarction. Arch Med Res, 2008, 39: 285-291.

[14] Ficher R, Dechend R, Gapelyuk A, et a1．Angiotensin II induced sudden arrhythmic death and electrical remodeling. Physiol Heart Circ Physiol, 2007, 293: 1242-1253.

[15] Amino M, Yoshioka K, Tanabe T, et al. Heavy ion radiation upregulates Cx43 and ameliorates arrhythmogenic substrates in hearts after myocardial infarction. Cardiovasc Res, 2006, 72: 412-421.

[16] Greener ID, Sasano T, Wan X, et al. Connexin43 gene transfer reduces ventricular tachycardia susceptibility after myocardial infarction. J Am Coll Cardiol, 2012, 60: 1103-1110.

[17] Saffitz JE, Kléber AG. Gapjunctions, slow conduction and ventricular tachycardia after myocardial infarction. J Am Coll Cardiol, 2012, 60: 1111-1113.

[18] Alesutan I, Voelkl J, St?ckigt，et al. FAMP-activated protein kinase α1 regulates cardiac gap junction protein connexin 43 and electrical remodeling following pressure overload. Cell Physiol Biochem, 2015, 35: 406-418.

[19] Nakashima T, Ohkusa T, Okamoto Y, et al. Rapid electrical stimulation causes alterations in cardiac intercellular junction proteins of cardiomyocytes. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 2014, 306: H1324-333.

[20] Gutstein DE, Morley GE, Tamaddon H, et a1. Conduction slowing and sudden arrhythmic death in mice with cardiac-re-stricted inactivation of connexin43. Circ Res, 2001, 88: 333-339．

[21] Morel S, Frias MA, Rosker C, et a1. The natural cardioprotective particle HDL modulates connexin43 gap junction channels. Cardiovasc Res, 2012, 93: 41-49.

[22] John RM, Stevenson WG. Ventricular arrhythmias in patients with implanted defibrillators. Trends Cardiovasc Med, 2012, 22: 169-173.

[23] Ciaccio EJ, Ashikaga H, Coromilas J, et al. Model of bipolar electrogram fractionation and conduction block associated with activation wavefront direction at infarct border zone lateral isthmus boundaries. Circ Arrhythm Electrophysiol, 2014, 7: 152-63.

[24] Bikou O, Thomas D, Trappe K, et al. Connexin 43 gene therapy prevents persistent atrial fibrillation in a porcine model. Cardiovasc Res, 2011, 92: 218-225.

[25] 盧仁榮, 陳良龍, 鐘玲, 等. 同種異體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞轉(zhuǎn)染連接蛋白43基因后移植對心肌梗死大鼠心功能的影響. 中國循環(huán)雜志, 2008, 23: 467-470.

[26] 史力生, 齊曉勇, 李樹人. 粒細(xì)胞集落刺激因子動員大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植治療心肌梗死的實驗研究.中國老年學(xué)雜志, 2006, 2: 216-219.

[27] Fan XZ, Zhu HJ, Wu X, et al. Effects of doxycycline on cx43 distribution and cardiac arrhythmia susceptibility of rats after myocardial infarction. Iran J Pharm Res, 2014, 13: 613-621.

[28] Yu Y, Gao MX, Wang C, et al. Bipolar radiofrequency ablation for left ventricular aneurysm-related ventricular arrhythmia. J Thorac Cardiovasc Surg, 2012, 144: e101-e102.

[29] Huang XS, Gu CX, Yang JF, et al．Off-pump anteroapical aneurysm plication for left ventricular postinfarction aneurysm：longterm results. Chin Med J(Engl), 2012, 125: 3228-3235.

2015-04-21）

（編輯：許 菁）

100029 北京市，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京安貞醫(yī)院 心外科

王糧山 碩士研究生 主要從事心臟電生理學(xué)研究 Email：wangliangshanbam@sina.com 通迅作者：顧承雄 Email：anzhengu@sina.com

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A

1000-3614（2015）11-1120-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2015.11.020