錢(qián)玲玲 劉曉宇 王如興

心律失常是心血管疾病領(lǐng)域的常見(jiàn)病和多發(fā)病之一[1]，以房顫最為常見(jiàn)，可引起血栓栓塞、缺血性腦卒中和心力衰竭等并發(fā)癥，甚至導(dǎo)致患者死亡[2]，因此，研究心律失常的發(fā)生及其影響機(jī)制具有十分重要的意義。離子通道功能異?？捎绊懶募〖?xì)胞的正常動(dòng)作電位，導(dǎo)致嚴(yán)重的心律失常性猝死，而鉀離子通道在心肌細(xì)胞電興奮過(guò)程中的作用是研究的熱點(diǎn)[3-4]。近年來(lái)，大電導(dǎo)鈣激活鉀通道(large-conductance Ca2+-activated K+channel,BKCa通道)對(duì)心律失常的影響成為一個(gè)新的研究方向，并受到廣泛關(guān)注[5-9]。本文就BKCa通道的生物學(xué)特性及其在心臟組織中的分布、影響心律失常的可能機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 BKCa通道的生物學(xué)特性

鈣激活鉀通道通過(guò)膜去極化和細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的增加被激活，對(duì)細(xì)胞興奮性調(diào)節(jié)起重要作用。根據(jù)電導(dǎo)大小的不同，鈣激活鉀通道可分為三大類(lèi)[10]：大電導(dǎo)鈣激活鉀通道(BKCa，100～300 pS)、中電導(dǎo)鈣激活鉀通道(IKCa，25～100 pS)與小電導(dǎo)鈣激活鉀通道(SKCa，2～25 pS)。關(guān)于SKCa通道對(duì)心律失常影響的研究頗多[11]，而B(niǎo)KCa通道對(duì)心臟電生理的影響最近才被報(bào)道出來(lái)。

BKCa通道是由α亞單位與β亞單位組成的四聚體結(jié)構(gòu)[12]。α亞單位由KCNMA1基因編碼，包括一個(gè)對(duì)膜電位敏感的跨膜域和一個(gè)對(duì)鈣離子敏感的胞漿域。α亞單位的跨膜域有7個(gè)跨膜片段(S0—S6)，分別參與電壓敏感(S1—S4)和離子通透的微孔形成(S5—S6)[13]；其胞漿域包含兩個(gè)鉀離子電導(dǎo)調(diào)節(jié)元件(RCK)，RCK上的高親和力鈣結(jié)合位點(diǎn)調(diào)控鈣敏感性。β亞單位有四種亞型(β1—β4)，分別由KCNMB1— 4編碼[14]。β亞單位由兩個(gè)跨膜域(TM1和TM2)以及一個(gè)胞外環(huán)狀結(jié)構(gòu)組成。理論上，α亞單位與β亞單位按1 ∶1的比例結(jié)合，但在不同的生理或病理狀態(tài)下，其比例發(fā)生動(dòng)態(tài)變化[15-16]。除β亞單位外，最近的研究發(fā)現(xiàn)BKCa通道的輔助亞單位還包括富含亮氨酸重復(fù)序列的γ亞單位等，參與調(diào)節(jié)BKCa通道的電壓依賴(lài)性和鈣敏感性[17]。

2 BKCa通道在心臟組織中的分布

BKCa通道在血管組織中廣泛表達(dá)，在調(diào)節(jié)血管張力方面發(fā)揮重要的作用[18]。在嚙齒類(lèi)動(dòng)物和人的心臟組織中，BKCa通道表達(dá)極低[19-21]。心臟冠狀動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞中的BKCa通道功能異?？赡軐?duì)糖尿病心臟病產(chǎn)生影響[22]。心臟內(nèi)線粒體膜表達(dá)的BKCa通道具有缺血再灌注損傷后的心臟保護(hù)作用[23-25]。除此之外，在心臟交感神經(jīng)[26]、副交感神經(jīng)、浦肯野纖維、心房和心室肌細(xì)胞[27]中也發(fā)現(xiàn)了BKCa通道電流的存在。雞胚心室肌細(xì)胞[27]及小鼠心臟BKCa通道[28]基因分別被克隆。在大鼠心房和心室肌細(xì)胞中，證實(shí)存在帶有STREX序列的BKCa通道，盡管其表達(dá)水平非常低[29]。在小鼠心臟竇房結(jié)細(xì)胞中，采用RT-PCR以及免疫熒光實(shí)驗(yàn)可以檢測(cè)到其中BKCa通道的表達(dá)[5]。因此，盡管表達(dá)水平低，但BKCa通道在心肌細(xì)胞中仍有一定的分布，這為其參與心臟電生理調(diào)控提供了可能。

3 BKCa通道影響心律失常的可能機(jī)制

3.1 BKCa通道對(duì)心率的影響

IMLACH等[6]發(fā)現(xiàn)，采用paxilline和lolitrem B特異性抑制BKCa通道活性后，野生型小鼠的心率分別減緩30%和42%；而B(niǎo)KCa通道敲除小鼠的心率不受這些抑制劑的影響，故該研究首次提出心率變化可能由BKCa通道活性介導(dǎo)。鑒于BKCa通道的功能異質(zhì)性與其β亞單位差異性密切相關(guān)，因此該課題組又進(jìn)一步研究β亞單位的不同亞型在其中的影響。結(jié)合前人的研究，作者猜測(cè)β1亞單位有可能通過(guò)影響血壓間接影響心率，而β4亞單位可能通過(guò)神經(jīng)元支配影響心率。但結(jié)果發(fā)現(xiàn)，β1亞單位敲除小鼠和β4亞單位敲除小鼠在paxilline給藥后，心率都明顯減緩，其表現(xiàn)與野生型小鼠一致，說(shuō)明β1亞單位和β4亞單位并未參與BKCa通道的活性改變對(duì)心率的影響[6]。進(jìn)一步采用BKCa通道抑制劑paxilline(1 μmol/L)、lolitrem B(1 μmol/L)和iberiotoxin(0.23 μmol/L)分別離體灌注大鼠心臟，離體心臟的心率均顯著降低，且paxilline的作用具有劑量依賴(lài)性，與該研究中體內(nèi)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果完全一致[6]。PATEL等[8]也發(fā)現(xiàn)，使用paxilline可降低SD大鼠心率。上述研究結(jié)果為心臟BKCa通道直接參與心率調(diào)控提供了證據(jù)。

3.2 BKCa通道對(duì)動(dòng)作電位的影響

LAI等[5]研究發(fā)現(xiàn)，野生型小鼠注射paxilline后，心率降低(19±4)%，而B(niǎo)KCa通道敲除小鼠不受paxilline的影響。心電圖顯示，心率降低與竇間隔延長(zhǎng)導(dǎo)致的心臟起搏減緩有關(guān)。BKCa通道敲除小鼠竇房結(jié)細(xì)胞的基礎(chǔ)起搏頻率比野生型小鼠低33%。當(dāng)采用paxilline(3 μmol/L)和iberiotoxin(0.23 μmol/L)刺激竇房結(jié)細(xì)胞時(shí)，其動(dòng)作電位的發(fā)放分別減少了(55±15)%和(28±9)%。BKCa通道活性抑制或基因缺失時(shí)起搏頻率的降低，與竇房結(jié)細(xì)胞動(dòng)作電位去極化的舒張期延長(zhǎng)有關(guān)。此外，BKCa通道對(duì)動(dòng)作電位的影響在腦浦肯野細(xì)胞中也得到證實(shí)；當(dāng)刺激頻率>100 Hz時(shí)，加入BKCa通道阻滯劑后，逆向動(dòng)作電位傳導(dǎo)的失敗率較不加阻滯劑的對(duì)照組顯著升高，并降低了抑制軸突突觸反應(yīng)[30]。STIMERS等[31]最近發(fā)現(xiàn)，在小鼠來(lái)源心肌細(xì)胞系中轉(zhuǎn)染人BKCa通道α亞單位后，可顯著縮短其動(dòng)作電位時(shí)程，為BKCa通道參與動(dòng)作電位調(diào)控提供了直接證據(jù)。

3.3 BKCa通道對(duì)心房纖維化的影響

房顫的發(fā)生與心臟的纖維化水平密切相關(guān)。在人的心肌成纖維細(xì)胞中可以檢測(cè)到BKCa通道電流[32]。WU等[7]發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是正常心臟還是慢性心力衰竭患者的心臟，其心房成纖維細(xì)胞中BKCa通道的mRNA表達(dá)均明顯高于心室纖維細(xì)胞，心房纖維細(xì)胞BKCa通道電流也明顯高于心室成纖維細(xì)胞。使用濃度0.1 mmol/L的paxilline刺激心房成纖維細(xì)胞時(shí)，其增殖水平明顯升高，對(duì)心房具有促纖維化作用。由此可見(jiàn)，BKCa通道影響房顫的發(fā)生發(fā)展，BKCa通道電流有望成為檢測(cè)心房纖維化水平的指標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

BKCa通道雖然在心臟組織中表達(dá)較少，但對(duì)心臟電生理的直接影響卻不容忽視，主要表現(xiàn)為通過(guò)調(diào)節(jié)心率影響動(dòng)作電位，以及通過(guò)調(diào)控成纖維細(xì)胞增殖而有效預(yù)防房顫的發(fā)生，進(jìn)而影響心律失常的發(fā)生發(fā)展過(guò)程。但目前對(duì)BKCa通道與心臟電生理的研究仍較少，進(jìn)一步探討B(tài)KCa通道與心律失常發(fā)生機(jī)制之間的關(guān)系，可能會(huì)為臨床治療心律失常、降低患者死亡率提供新的思路。