T型钙通道和心血管及神经系统疾病

薛全福，王振纲

1 T型钙通道

胞内钙离子(Ca2+)来源于胞外，但因为细胞的脂质双层膜形成屏障，限制水和离子的进入，故胞内Ca2+含量极微，仅为胞外的2万分之一。己知Ca2+主要通过嵌在膜上的特种蛋白质形成的孔道进入胞內，称之为Ca2+通道。钙通道是由5种亚基肽链合成，其中α1最重要，由它组成通水和离子的孔道。其它只起辅助和调节α1亚基的功能。钙通道的开关受膜电压、受体和胞内钙量调控。进入胞内的Ca2+，由Ca2+ATP酶将Ca2+泵入內质网和肌浆网中贮存，需要时两网上的肌醇三磷酸和雷诺丁两种受体进行调控，使贮存的Ca2+又释放至胞质内，发挥生理功能，诸如细胞的收缩、增殖、分泌(包括神经递质的分泌)、代谢、凋亡、神经元兴奋、酶活性等的调节等，还起第二信使作用。当胞內Ca2+过多时，细胞膜上Ca2+ATP酶能将其泵出胞外，或经Na+-Ca2+交换出胞外，通过以上机制维持胞内Ca2+在低浓度下的动态平衡。细胞启动生理活动时的Ca2+为10-6mol·L-1，持续超过此浓度即形成钙超载，会损伤细胞，甚至引起疾病，如高血压、胰腺炎［1］、偏头痛、癫痫、慢性神经性疼痛［2］、阿尔采末病等。有些药物作用于钙通道的出入口的结合位点，可阻断Ca2+进入细胞，即Ca2+通道阻断剂，能防止钙超载起治疗作用。

已知电压依赖性钙通道分 L、N、P、Q、R、T共6型，分布于不同细胞。前5型钙通道均需高电压(-20 mV)才能激活，只有T型钙通道在低电压(-50 mV)就能激活。N、P、Q、R型钙通道主要分布在神经细胞，L、T型钙通道则广泛分布在各种细胞。L型钙通道改变的发病学意义和L型钙通道阻断剂的临床应用己取得明显进展，而对T型钙通道的了解相对滞后。有人认为长期以来没有找到T型钙通道的特异的选择性阻断剂是原因之一。

近年来因为克隆出3种T型钙通道α1亚单位的基因，即 α1G，α1H，和 α1I(新 的 命 名 为 Cav3.1，Cav3.2 和Cav3.3)，并开展了转基因实验，加上特异选择性T型钙通道阻断剂研发的进展，T钙通道的重要性日益受到关注。现己知上述3种基因的mRNA或蛋白在脑内多个部位及脊髓均有表达，在心脏、胎盘、卵巢、肾、肺、胰腺、肝、肌肉、精子和肾上腺皮质也有表达，在胎儿期肺、肾中还广泛分布［3］。也有人在新生、成年及老年大鼠脑内不同部位取得的新鲜神经元细胞，使之去极化后能测出T钙通道的钙电流［4］。T钙通道与高电压钙通道不同，在接近膜静息电位的低度去极化时即能被激活，超极化则迅速灭活，因而可调节神经元细胞在生理状态下接近静息时的兴奋和电反应，对心脏起博点也起调节诈用。

2 T型钙通道与心血管疾病

外周血管平滑肌细胞既有L又有T钙通道，外周小动脉平滑肌细胞由于外钙内流过多导致钙超载时会收缩。小动脉长期持续收缩，导致血管阻力增高，是高血压发生的共同通路。钙阻断剂至今仍被推荐为首选药物之一。最常用的是L通道阻断剂。近来发现传统的L型钙阻断剂nifedipine、nicardipe等能舒张肾入球小动脉但对肾出球小动脉无作用，表明肾出球小动脉无L钙通道，故对肾性高血压不仅无效而且还会加重。现己查明肾出球小动脉有T钙通道，第3代新钙阻断剂治疗高血压有效的 Manidipine、Nivadipine、Benzindamine和Efonidipine能同时作用L及T钙通道，故对肾出球小动脉也能舒張，使出入球小动脉同时舒张，因此对肾性高血压有效［5］。此外Efonidipine能降低高血压及心衰患者升高的醛固酮，还能抑制炎症和肾素分泌，減缓高血压肾病的发生发展，起保护肾脏作用［6-7］。T通道阻断剂还能扩张冠状动脉故有抗缺血作用，可有效防治心绞痛。

现己查明，原发性高血压时血管内皮细胞有功能障碍甚至损伤，而血管内皮细胞上有T通道却无L通道，有报道40名高血压患者分别给T通道阻断剂Efonidipine和L通道阻断剂Nifedipine 12周，降血压效果相似，但前者可明显增高内皮功能指数，表明能改善内皮细胞功能，而后者无作用。如只强调降压不重视血管内皮损伤的防治，也会导致严重后果。例如肾出球小动脉血管内皮损伤，可使出球小动脉阻力增加，终而发展成肾损伤［8］。

如前所述，心脏中有T钙通道，在心肌起博和传导细胞中密度较高，T钙通道在接近静息电位时即可激活，故对维持心肌的自律性具有重要意义。研究表明心脏中L通道占优势，T通道在胚胎期有功能性表达，随着个体发育明显减少，成人后心肌细胞中几乎检测不到，故对心肌细胞的收缩作用不大，但在传导系统中存在，推动起博作用。在病理情况下，如心肌肥大或心衰时，心房和心室的T通道会重新表达(有报道认为是IGF1、内皮素、AgⅡ等促使其重新表达)一旦密度升高，易引起异常电活动和心律失常，T通道又参于细胞增殖，故与心肌重组有关，因此T通道阻断剂纠正心律失常和减轻心肌增殖的研究方兴末艾，並取得进展［9］。

由于L通道阻断剂治疗心衰效果不理想，因此寄希望于T通道阻断剂的应用。研究表明［10］心肌肥大时T钙通道表达确有增加，用治疗高血压和心绞痛有效的T通道阻断剂Mibefradi(对T钙通道作用比L高10～50倍，被视为T钙通道选择性阻断剂)，可抑制T钙通道表达增加引起的增殖作用。虽Mibefradi对多种心衰实验动物模型有效，但英国对2 500名慢性心衰病人历时3年的临床试验表明，Mibefradi与对照药物相比，病死率及多项指标未显示优越性，而且与抗心率失常药合用(包括Amiodarone，)还增加死亡的风险［11］。更主要的是，对3 085名患者回顾分析发现，Mibefradi与心血管病人常用的11种药物 (包括β受体阻断剂，洋地黄等)，发生相互作用引起不良反应(离体实验提示可能因抑制了细胞色素P450所致)，不得不从市场上撤下［12］。也有作者评论这种药物相互作用，也干扰了对Mibefradi的疗效评价，应重新肯定其应有的位置，而且不应为此就否定T钙通道选择性阻断剂的价值。同时也指出应以此为鉴，药物上市前应对其不良反应(包括药扬相互作用)作充分的研究［13-14］。Efonidipine是另一个受关注的有相对选择性的T钙通道阻断剂，在临床有效降血压的同时不发生反射性心动过速，能保持心脏的氧平衡，维持足够的心输出量。能在不提高肾小球内压力情况下，增加肾小球泸过率，从而对心肾起保护作用［15］。临床也证实长期应用(18个月)能降低高血压心衰患者左心质量指数(表明減轻左心肥厚)［16］。此外，对反射性及室上性心动过速也有疗效［17-18］。综上可见，选择性T通道阻断剂的研发和应用还任重道远，但只要坚持，定能取得成效，作为一个新的药物研究靶点，确有广阔的前景［19］。

3 T型钙通道与神经系统疾病

低电压T型钙通道广泛分布于各种类型的神经元细胞中，对神经元自发的突发性放电和阈下电位的活动非常重要。转基因动物实验已证明T型钙通道是治疗意识丧失型癫痫及神经性疼痛的重要药物靶点。目前已在很多疾病时发现有离子通道基因变异或通道病变。同样，在儿童意识丧失型癫痫患者也发现有Cav3.2 T型钙通道的基因变异［20］。在几种小鼠癫痫模型上也发现T型钙通道活性增高。敲除Cav3.1 T型钙通道基因，可防止意识丧失型癫痫的发生［10］。已发现Cav3.2 T型钙通道基因与急性与慢性疼痛的感知起重要作用。最近又证明T型钙通道无论在脊髓或丘脑水平与疼痛信号的传导也有关，T型钙通道的活性增加与神经性和炎症性疼痛都有关，抑制后根神经节的神经元细胞T型钙通道活性能止痛，T型钙通道阻断剂椎管内注射以及敲除Cav3.2 T型钙通道基因也能止痛。糖尿病周围神经病时T型钙通道的活性也增高［21］。

此外，细胞内钙超载还与偏头痛、阿尔采末病、睡眠障碍、脑缺血后的脑血管痉挛等的发病，以及与缺血/再灌注损伤、细胞凋亡有关［22］，如沙土鼠双侧颈动脉结扎后引起脑缺血，给作用于T通道的U-92032和Flunarizine，有明显抑制作用，但用L通道阻断剂Nifedipine无效。值得进一步探讨并应用于临床。所以盼望有新的特异性钙通道阻断剂出现。用膜片钳实验，Shin等［23］发现在大鼠中枢神经系统海马CA1神经元中，R(-)Efonidipine能选择性地抑制低电压T型钙通道活性，对高电压钙通道不起作用，有望成为选择性T型钙通道特异阻断剂。可见T通道是神经系统疾病和疼痛新的药物作用靶点，并日益引起关注［24］。

4 T型钙通道的调控和新型阻断剂的研发

由于目前尚无理想的特异的选择性T型钙通道阻断剂，有时不得不用能同时作用L及T钙通道的阻断剂进行治疗，既受到限制还影响效果。为此，一方面加速对特异选择性T型钙通道阻断剂的研发，另一方面加强对T型钙通道调控分子机制的研究，以期对新药开发提供线索。最近Mircea等［3］在综述中提出激酶、G蛋白、M1蕈毒碱和促肾上腺皮质激素因子(CRF)、氧化还原体系都与T型钙通道的调节有关。如小G蛋白通路中Rao激酶的抑制剂ROCK可减轻小鼠的癫痫，提示RHO/RHO激酶信号传导系统在癫痫发病中有作用。在脂质信使中发现溶血磷脂酸激活受体后，可发生神经性疼痛，认为是改变了Cav3.2 T型钙通道功能所致。在非典型信号传导通路中，发现CRF1受体能调节Cav3.2 T型钙通道，CRF激动剂能调节睡眠节律。在氧化还原体系中发现内源性抗氧化剂L-半胱氨酸，可使能感受疼痛的神经细胞中T型钙通道的电流减弱，从而减少痛觉过敏的发生。最近有报道体内半胱氨酸在胱硫脒 -γ-裂解酶(CSE)作用下生成內原性硫化氢(一种气体介质)，能激活T钙通道参与炎症性疼痛，进而又在切除腰5脊神经形成的神经原性疼痛大鼠模型中发现，腰4，5，6背根神经感觉神经细胞中Cav3.2 T型钙通道增多，给予CSE抑制剂使內原性硫化氢減少，可缓解其痛觉过敏，提示T型钙通道及CSE均可为药物作用靶点［25］。这些都对调控T型钙通道药物的研发有所启迪。综上，作者建议应更多关注重要的药物靶点T型钙通道及其阻断剂的研发。

［1］王振纲，薛全福.Ca2+信号通道与胰腺炎［J］.中国药理学通报，2007，23(3):281-5.

［1］Wang Z G，Xue Q F.Ca2+signaling and pancretitis［J］.Chin Pharmacol Bull，2007，23(3):281-5.

［2］薛全福，王振纲.电压依赖性钙通道的α2δ亚基和疾病及药物靶点的关系［J］.中国实用医药，2007，2(34):1-3.

［2］Xue Q F，Wang Z G.Voltage gated calcium cannel α2δ submits and their link to diseases and molecule taget of drugs［J］.China Prac Med，2007，2(34):1-3.

［3］Micea C L，Geraid W Z.Regulation of neuronal T-type calcilum channels［J］.Trends Pharm Sci，2009，30(1):32-60.

［4］Akaike N.T type calcium channel in mammaliam CNS neurones［J］.Comp Biochem Physiol C，1991，98(1):31-40.

［5］薛全福，王振纲.钙通道不同分型与亚基和抗高血压药物的关系［J］.中国药理学通报，2008，24(5):421-4.

［5］Xue Q F，Wang Z G.Relationship among different types and subunits of calcium channels and antihypertensive drugs［J］.Chin Phamarcol Bull，2008，24(5):421-4.

［6］Nakano N，Ishimitsu T，Takahashi T，et al.Effects of Efonidipine，an L-and T-type calcium channel blocker，on the Renin-Angiotensin-Aldosterone system in chronic hemodialysis patients［J］.Int Heart J，2010，51(3):188-92.

［7］Hayashi K，Wakino S，Sugano N，et al.Ca2+channel subtypes and pharmacology in the kidney［J］.Circ Res，2007，16，100(3):342-53.

［8］Oshima T，Ozono R，Yano Y，et al.Beneficial effect of T-type calcium channel blockers on endothelial function in patients with essential hypertension［J］.Hypertens Res，2005，28(11):889-94.

［9］Ono K，Iijima T.Cardiac T-type Ca2+channels in the heart［J］.J Mol Cell Cardiol，2010，48(1):65-70.

［10］张志国，张庆柱.T型钙通道及其作用药物研究进展［J］.中国药理学通报，2007，23(2):143-7.

［10］Zhang Z G，Zhang Q Z.Research progress of T-type calcium channels and related drugs［J］.Chin Pharmacol Bull，2007，23(3):143-7.

［11］Levine T B，Bernink P J，Caspi A，et al.Effect of mibefradil，a T-type calcium channel blocker，on morbidity and mortality in moderate to severe congestive heart failure:the MACH-1 study.Mortality Assessment in Congestive Heart Failure Trial［J］.Circulation，2000，22，101(7):758-64.

［12］Riley J，Wilton L V，Shakir S A.A post-marketing observational study to assess the safety of mibefradil in the community in England［J］.Int J Clin Pharmacol Ther，2002，40(6):241-8.

［13］Krayenbühl J C，Vozeh S，Kondo-Oestreicher M，Dayer P.Drugdrug interactions of new active substances:mibefradil example［J］.Eur J Clin Pharmacol，1999，55(8):559-65.

［14］lozel J P，Ertel E A，Ertel S I.Voltage-gated T-type Ca2+channels and heart failure［J］.Proc Assoc Am Physicians，1999，111(5):429-37.

［15］Tanaka H，Shigenobu K.Efonidipine hydrochloride:a dual blocker of L-and T-type Ca2+channels［J］.Cardiovasc Drug Rev，2002，20(1):81-92.

［16］Tsutamoto T，Tanaka T，Nishiyama K，et al.Long-term effect of efonidipine therapy on plasma aldosterone and left ventricular mass index in patients with essential hypertension［J］.Hypertens Res，2009，32(8):670-4.

［17］Hikaru T，Koki S.Pathophysiological significance of T-type Ca2chanells and drug development［J］.J Pharm Sci，2005，99(3):214-20.

［18］Fukushima R，Tanaka R，Matsumoto H，et al.Effects of enfonidipine hydrochloride in dogs with experimental supraventricular tachyarrhythmia［J］.J Vet Med Sci，2010，72(7):833-8.

［19］Hongo K，Yoshimura M.Calcium antagonists:current and future applications based on new evidence.Cardio-protective effect of calcium antagonists［J］.Clin Calcium，2010，20(1):89-93.

［20］Nelson M T，Todorovic S M.The role of T-type calcium chanells in epilepsy and pain［J］.Curr Pharm Des，2006，12(18):2189-97.

［21］Altier C，Zamponi G W.Tageting Ca2+channels to treat pain:T-type versus N-type［J］.Trends Pharmacol Scin，2004，25(9):465-70.

［22］薛全福，王振纲.钙超载的危害和新型钙阻断剂的研发［J］.中国药学杂志，2009，44(2):150-2.

［22］Xue Q F，Wang Z G.Harm of calcium overload and development of new type calcium antagonist［J］.Chin Pharm J，2009，44(2):150-2.

［23］Shin M C，Kim C J，Min B I，et al.A selective T-type Ca2+channel blocker R(-)efonidipine［J］.Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol，2008，377(4-6):411-21.

［24］Shin H S，Cheong E J，Choi S，et al.T-type Ca2+channels as therapeutic targets in the nervous system［J］.Curr Opin Pharmacol，2008，8(1):33-41.

［25］Takahashi T，Aoki Y，Okubo K，Maeda Y U.Upregulation of Ca(v)3.2 T-type calcium channels targeted by endogenous hydrogen sulfide contributes to maintenance of neuropathic pain［J］.Pain，2010，150(1):183-91.