丁文文，周 靜 綜述，楊 夢，夏 鴻 審校

(荊楚理工學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教研室,湖北荊門 448000)

MiRP1是新近發(fā)現(xiàn)的電壓門控鉀通道的β亞單位家族中的一員，其基因編碼產(chǎn)物為只含有1個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)的MinK相關(guān)蛋白,含123個(gè)氨基酸,MiRP1通過調(diào)控心臟離子通道電流密度及門控特性等引發(fā)心血管疾病。本文通過綜述其在不同心血管疾病中的研究進(jìn)展及其機(jī)制,旨在更加全面和系統(tǒng)地闡述MiRP1作為1個(gè)電壓門控鉀通道的β亞單位在心血管疾病中發(fā)生、發(fā)展中扮演的角色。這對新藥物靶點(diǎn)的開發(fā)有著極其重要的科學(xué)指導(dǎo)意義和臨床價(jià)值。

1MiRP家族概述

MiRP家族蛋白在不同的臟器廣泛分布，如心臟、腦、骨骼肌、腎臟等部位。距今已發(fā)現(xiàn)5個(gè)編碼產(chǎn)物MinK、MiRP1-4,該類產(chǎn)物在結(jié)構(gòu)和功能上相似，作為輔助性β亞基與多種電壓依賴性鉀通道的α亞單位形成特定的完整的鉀通道，影響α亞單位的離子通透性、電壓門控特性等，實(shí)現(xiàn)對α亞單位的調(diào)節(jié)，保持心電的穩(wěn)定性。大量的研究結(jié)果證實(shí)，MiRP家族基因結(jié)構(gòu)和功能的異常，可以誘發(fā)各種心律失常。其中MiRP1又稱KCNE2，研究發(fā)現(xiàn)它與延遲整流鉀通道電流快速成分(IKr)、延遲整流鉀通道電流緩慢成分(IKs)、鉀通道一過性外向電流(Ito)的亞基hERG、KCNQ1、Kv4.2、Kv4.3、HCN和Kv1.5等結(jié)合并調(diào)節(jié)其功能[1-4]。早在2006年，有學(xué)者通過膜片鉗技術(shù)研究了MiRP1對人類心肌細(xì)胞瞬間外向鉀電流Ito的主要α亞基Kv4.3功能的調(diào)節(jié)，結(jié)果顯示，MiRP1改變了Kv4.3的門控特性，它減小Kv4.3電流密度，減慢通道激活與衰減，并加速Kv4.3電流從失活中恢復(fù)，說明MiRP1對心臟Ito通道功能有重要的調(diào)節(jié)作用。MiRP1的結(jié)構(gòu)和功能受損可導(dǎo)致嚴(yán)重的電解質(zhì)紊亂，使心電活動(dòng)異常，引起各種心血管疾病，最為常見的是心律失常，心肌梗死，心臟性猝死，以及心肌肥大。

2MiRP1與心律失常

眾所周知,心肌細(xì)胞不同部位的動(dòng)作電位的波形不同,其實(shí)質(zhì)在于心肌不同部位的離子通道蛋白表達(dá)水平存在差別。大量的結(jié)果證實(shí),心肌細(xì)胞膜離子通道蛋白門控特性或者電流密度的細(xì)小變化就可以顯著改變動(dòng)作電位(AP)和細(xì)胞興奮的周期性變化，機(jī)體極易出現(xiàn)心電紊亂，心律失常[5]。產(chǎn)生心律失常的機(jī)制尚未完全弄清楚,目前,普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為心肌細(xì)胞電壓依賴性離子通道的異常變化是心律失常最主要的原因。

很早,科學(xué)家就證實(shí)了人類MiRP1基因的變異能引起先天性長QT綜合征(LQTs)[6]。它的缺失能夠引起QTc延長，主要的機(jī)制在于失去了對α亞基Kv4.2及Kv1.5通道的調(diào)控功能[4]。近年來，已有文獻(xiàn)報(bào)道，在MiRP1基因位點(diǎn)上的突變T8A、Q9E、M54T、I57T、V65M、A116V等同樣能誘發(fā)6型遺傳性長QT間歇綜合征(LQT6),臨床癥狀為心室動(dòng)作電位時(shí)程延長(APD)，心律失常發(fā)病率增高，證實(shí)MiRP1參與心律失常的發(fā)生。如MiRP1本身的突變體T8A、Q9E、M54T均能使hERG通道激活減慢。T8A加速通道的失活，并且使其從失活中恢復(fù)，T8A和Q9E使得有較大的電流峰值。有研究報(bào)道了A116V加快通道的失活,可以對抗心律失常。除此之外，體外的研究實(shí)驗(yàn)表明，過表達(dá)MiRP1病毒能與KCNQl相互作用,降低IKs電流密度。由此，可知MiRP1本身的變異或者表達(dá)量的異常，可以改變其他離子通道的正常功能，繼而影響心肌電穩(wěn)定性，誘發(fā)心律失常。

以往的研究，MiRP1參與心律失常發(fā)生的絕大多數(shù)機(jī)制都在于改變其他通道的電流密度及門控動(dòng)力學(xué)特征。近年來，ZHANG等[7]揭示了MiRP1減慢hERG電流幅度的新機(jī)制，MiRP1蛋白的S98磷酸化致使hERG蛋白的退化，使細(xì)胞表面的hERG蛋白減少。該研究結(jié)果證明MiRP1不僅能夠調(diào)控通道電流及門控特性，同時(shí)也能夠維持其他蛋白表達(dá)水平的穩(wěn)定性。MiRP1對hERG通道的調(diào)節(jié)功能如此，那么對其他通道是否類似的作用，需要更深層次的研究。

3MiRP1與心肌梗死

心肌梗死是發(fā)病率和病死率最高的心血管疾病之一，心肌梗死后可導(dǎo)致各種心律失常，也是發(fā)生心源性猝死最主要的誘因。目前科學(xué)工作者普遍贊同，心肌梗死后電流的電生理特性發(fā)生了改變，影響動(dòng)作電位的時(shí)程和節(jié)律，從而引起心電紊亂，心律失常。國外學(xué)者早有報(bào)道，在心肌梗死后，Iks、Ito、IKslow1 3種鉀通道的電流密度出現(xiàn)下降，這意味著編碼這3種鉀通道基因的mRNA及蛋白水平下調(diào)。李秀娟等[8]研究了大型動(dòng)物豬心肌梗死后MiRP1基因的表達(dá),結(jié)果提示梗死區(qū)與梗死邊緣區(qū)和非梗死區(qū)相比較MiRP1的mRNA基因水平均是下降的。作者認(rèn)為MiRP1基因mRNA 表達(dá)水平的下調(diào),使Ikr在整體行為，以及對細(xì)胞外K+和抗心律失常藥物的敏感性和通道的失活速率等方面發(fā)生改變，明顯改變了通道特性，增加了發(fā)生心律失常的概率。最近，通過單核苷酸多態(tài)性(SNP)分析人類MiRP1基因研究結(jié)果也同樣顯示，發(fā)現(xiàn)MiRP1兩個(gè)基因位點(diǎn)rs10757274和rs9982601是心肌梗死的危險(xiǎn)因素，這為MiRP1參與心肌梗死的發(fā)生提供了確切的證據(jù)[9-10]。LEE等[11]評估了MiRP1基因的缺失對心電的影響，結(jié)果顯示MiRP1的缺失使QTc延長，室性早搏，引起心臟性猝死[11]。HU等[12]發(fā)現(xiàn)，與MiRP1過表達(dá)小鼠相比較，MiRP1敲除后小鼠的心肌梗死面積明顯下降。同時(shí)，在某種程度上，MiRP1敲除后小鼠心臟功能增強(qiáng)。同時(shí)作者指出，MiRP1的保護(hù)作用可能是通過糖原合成酶激酶3β(GSK-3β)的磷酸化參與調(diào)控。這是首次驗(yàn)證了MiRP1是通過GSK-3β蛋白參與保護(hù)心肌而非蛋白激酶B(AKT)和細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)。值得一提的是，早期研究表明，MiRP1的缺失，導(dǎo)致心律失常的發(fā)生與HU等[12]研究MiRP1的敲除參與保護(hù)心肌結(jié)論相反，這種差異的原因在于MiRP1的缺失引起了心肌的重構(gòu)，使得側(cè)枝循環(huán)的建立，缺血的情況得到改善，在某種程度上，利大于弊。

4MiRP1與動(dòng)脈粥樣硬化

動(dòng)脈粥樣硬化(AS)是心血管病中極為常見的病種之一，也是其他心腦缺血性疾病中共有的基礎(chǔ)病理過程，如冠心病、腦血管病和血栓栓塞性疾病等[13]。距今為止，AS的發(fā)生、發(fā)展機(jī)制尚未完全詮釋，經(jīng)過科學(xué)家多年的研究和認(rèn)知，已經(jīng)形成多種學(xué)說，主要包括脂質(zhì)代謝紊亂學(xué)說，潴留反應(yīng)學(xué)說，以及最新的炎性反應(yīng)學(xué)說等等。在這些學(xué)說當(dāng)中，脂質(zhì)與AS的相關(guān)性一直是研究的熱點(diǎn)。并涉及多種危險(xiǎn)因素，AS的危險(xiǎn)因素包括高脂血癥、高血壓、糖尿病、高尿酸血癥、肥胖及腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS)激活等[14]。有證據(jù)表明，MiRP1缺失的小鼠發(fā)生脂質(zhì)堆積，致使氧化應(yīng)激的產(chǎn)生及血管內(nèi)皮功能受損，加速斑塊的沉積，同時(shí)脂質(zhì)的堆積導(dǎo)致血清中的血管緊張素Ⅱ增加，通過潴留反應(yīng)學(xué)說也增加了斑塊的沉積[15]。這些結(jié)果提示MiRP1的缺失，AS的危險(xiǎn)因素增加。SABATER-LLEAL等[16]通過SNP分析MiRP1基因，MiRP1基因位點(diǎn)rs9978142與AS存在相關(guān)性，MiRP1敲除后的小鼠斑塊沉積面積上升，而這加速了AS的發(fā)生，揭示了離子通道的異常與AS的發(fā)生存在相關(guān)性。LEE等[11]結(jié)果顯示敲除MiRP1基因的雌性小鼠的存活率在5.5～6.0個(gè)月明顯下降。而雌性小鼠和雄性小鼠斑塊面積沉積分別增加了10.2倍和2.5倍。這是首次證實(shí)離子通道的異?？梢灾苯訉?dǎo)致AS的發(fā)生,為MiRP1參與AS的發(fā)生提供了直接的證據(jù)。但MiRP1究竟是通過何種細(xì)胞分子機(jī)制參與AS的發(fā)生至今未有報(bào)道。

5MiRP1與心肌肥大

研究發(fā)現(xiàn)，心肌肥大的發(fā)生機(jī)制涉及細(xì)胞內(nèi)多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路復(fù)雜的調(diào)控[17]。在眾多信號(hào)通路中互有交叉的部分，如果能針對其進(jìn)行干預(yù)，就能顯著提高心肌肥大的治療效果，在眾多信號(hào)通路中，心肌的鈣穩(wěn)態(tài)具有舉足輕重的地位[18-19]，現(xiàn)已證明它是許多病理性肥大的共同環(huán)節(jié)。在心肌收縮期,胞外鈣離子經(jīng)由L型鈣通道進(jìn)入胞內(nèi),引起肌質(zhì)網(wǎng)(SR)釋放大量的鈣,觸發(fā)肌細(xì)胞的收縮。2004年有學(xué)者在梗死心肌肥大模型上，檢測到MiRP1蛋白表達(dá)降低。WU等[20]首次報(bào)道了MiRP1基因敲除小鼠發(fā)生心肌肥大、纖維化和收縮力減弱等一系列的癥狀，雖然目前的觀點(diǎn)認(rèn)為這些病理改變主要與甲狀腺功能低下有關(guān)，但給予甲狀腺素治療只能部分恢復(fù)心臟功能，提示心臟MiRP1缺失本身也可能引起心肌肥大等病理改變。2013年有學(xué)者初次在大鼠心肌細(xì)胞上研究了MiRP1對L型鈣通道的調(diào)控調(diào)節(jié)，結(jié)果顯示過表達(dá)MiRP1病毒，L型鈣通道電流密度下降，胞外鈣離子濃度內(nèi)流減少，而低表達(dá)MiRP1，L型鈣通道的電流峰值是增加的。研究MiRP1可能對鈣電流激活和失活有所影響，MiRP1過表達(dá)使電壓依賴性鈣通道激活發(fā)生了右移，而低表達(dá)則發(fā)生了左移等[21-22]。這些結(jié)果提示，通常所認(rèn)為的鉀通道的β亞基除了對鉀通道具有調(diào)控作用，對L型鈣通道也具有調(diào)控作用。既然MiRP1參與調(diào)控L型鈣通道，那么其是否參與心肌肥大的發(fā)生。LIU等[23]在腎上腺素(PE)誘導(dǎo)的心肌肥大模型上及主動(dòng)脈縮窄收窄誘導(dǎo)的壓力增高引起的心肌肥大模型上均發(fā)現(xiàn)MiRP1表達(dá)顯著降低，當(dāng)降低乳鼠心肌MiRP1基因表達(dá)時(shí),發(fā)現(xiàn)心肌肥大標(biāo)志物心鈉素(ANP)和心肌肌球蛋白重鏈(β-MHC)蛋白水平增加,為MiRP1降低參與心肌肥大的發(fā)生提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù),MiRP1究竟是通過何種信號(hào)通路參與心肌肥大的發(fā)生呢？該課題組進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)敲低乳鼠心肌MiRP1基因時(shí)，胞內(nèi)鈣離子濃度顯著增加,增加的鈣離子與下游的鈣調(diào)蛋白結(jié)合,從而使鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶(Calcineurin)活性增高,活化下游的T細(xì)胞核因子(NFAT)，并轉(zhuǎn)移入核,加速了肥大基因的轉(zhuǎn)錄。當(dāng)使用Calcineurin特異性地抑制劑環(huán)孢素(CsA),則明顯抑制了MiRP1低表達(dá)引起的Calcineurin-NFAT 信號(hào)通路激活。最后，該課題組在乳鼠心肌過表達(dá)MiRP1病毒，可以逆轉(zhuǎn)PE誘導(dǎo)的心肌肥大。這些研究結(jié)果提示，MiRP1是心肌肥大發(fā)生的新機(jī)制,這對新藥物靶點(diǎn)的開發(fā)有著極其重要的臨床價(jià)值。但同時(shí)也要注意存在一些未解的難題，比如MiRP1是否僅僅通過單一的信號(hào)通路參與心肌肥大，開發(fā)作用于Calcineurin-NFAT信號(hào)通路治療心肌肥大的藥物是否有效及有哪些不良反應(yīng)等。

6 展 望

近些年，MiRP1引起心血管疾病發(fā)病機(jī)制取得突破進(jìn)展,并且擴(kuò)展至其他領(lǐng)域。最近的研究提示，MiRP1表達(dá)異常及缺失可能參與多種基礎(chǔ)疾病如糖尿病、高脂血癥、貧血、心肌缺血、房室傳導(dǎo)阻滯等，并可能通過多系統(tǒng)途徑與心臟性猝死的發(fā)生。MiRP1究竟是通過何種信號(hào)通路誘發(fā)尚不可知。眾所周知,腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)是細(xì)胞內(nèi)能量開關(guān),當(dāng)各種刺激干擾了胞內(nèi)的能量平衡就會(huì)激活A(yù)MPK。同時(shí)研究表明AMPK是機(jī)體保持葡萄糖平衡所必需的，故而它也是研究糖尿病及其他代謝相關(guān)疾病的核心。那么MiRP1可否通過AMPK信號(hào)通路參與調(diào)控糖尿病及其他一些缺血性疾病(貧血、營養(yǎng)缺乏、冠心病等),總而言之，MiRP1基因可能會(huì)是相關(guān)疾病診治的一個(gè)新的切入點(diǎn)。