蛋白激酶C与心肌肥厚及室性心律失常间的关系

刘 韬 秦 牧 黄从新

心肌肥厚是心脏本身对与各种心血管疾病的一种适应性反应，为临床上许多心血管疾病共有的病理过程。流行病学研究表明，心肌肥厚患者中心源性猝死的发生率远高于正常人群，而心源性猝死又与室性心律失常的发生密切相关［1］。心肌肥厚在临床上不仅表现为心脏形态及心功能方面的改变，同时尚伴有电重构，在这些电重构条件下常导致心脏早后除极(early after－depolarization，EAD)和延迟后除极(delayed afterdepolariz－ation，DAD)的发生率明显增加，并通过触发活动诱发室性心律失常。最近的一些研究发现蛋白激酶C(protein kisase C，PKC)参与了心脏多种离子通道活动的调控及心肌肥厚发生发展的过程［2］。这些研究均表明PKC、心肌肥厚及室性心律失常三者之间存在着密切联系，因此对三者之间关系的研究有助于阐明心律失常的发生机制，开拓心律失常治疗的新途径。

一、心肌肥厚与室性心律失常

心肌肥厚导致心肌组织学重构变化的同时，心肌细胞的电生理特性亦发生重性改变，主要表现为复极化过程延迟而致动作电位时程(action potential duration APD)、心室跨膜复极离散度(transmural repolarization dispersion TRD)增大及QT间期延长。近年实验研究发现，APD延长、TDR增大及QT间期延长在室性心律失常的发生和维持中起重要作用。

心肌细胞离子流改变导致APD延长和TDR增加是引起室性心律失常的基础，既往许多研究就心肌细胞离子流改变、APD延长和TDR增加及室性心律失常发生三者间关系进行了探讨。Kowey等［3］的研究观察到电压依赖性K+通道阻滞剂可通过减小心肌肥厚心脏的APD和TDR使室性心律失常的发生减少，进而认为室性心律失常的发生与电压依赖性K+通道有关;杨向军等［4］的研究表明L型Ca2+电流(ICaL)与APD延长有关。在心肌细胞出现APD延长和TDR增加的条件下，一旦出现EAD，心脏就极易发生多型性室性心动过速，而TDR增加又可使室性心动过速产生透壁折返而持续存在［5］。有研究表明EAD产生可能与缓慢型延迟整流K+电流(Iks)及快速型延迟整流 K+电流(Iks)的减弱有关［6］。此外，DAD导致的触发活动是心律失常发生的另一个重要机制。心肌肥厚时心肌细胞的Na+泵活性下降以及Na+－Ca2+交换体的功能受到抑制，使肌质网Ca2+浓度升高甚至超载，而DAD的发生则是为了将肌质网内多余的 Ca2+排出［7］。

以往的临床研究发现QRS增宽与心血管疾病病死率上升独立相关，而QT间期延长则与左室重量的增加呈正相关［8］。LIFE的研究发现QRS波宽度和QT间期是心血管事件的独立预测因子［9］。QRS宽度增加和QT间期延长反映了心室细胞电传导的减慢、APD延长、TRD增加以及心室复极化不均一，导致室性心律失常发生增多。总之，心肌肥厚不仅表现为心脏形态及心功能方面的改变，同时尚存在心肌细胞离子通道、离子流的变化，即电重构。这些电生理异常主要表现为钙稳态的失调、APD和QT间期的延长以及TRD增加，在这些电重构条件下心脏EAD和DAD的发生率明显增加，并通过触发活动诱发室性心律失常。

二、PKC的生物学特性、分布及其作用机制

PKC属于多功能丝氨酸和苏氨酸激酶，是G蛋白偶联受体信号转导系统中的效应物。PKC主要作用是激活细胞质中的靶酶参与生化反应的调控，同时也能作用于细胞核中的转录因子，参与基因表达的调控，其所调控的基因多与细胞的生长和分化相关。PKC包括多种亚家族，常分为:①经典型PKC亚家族:包括α、βⅠ、βⅡ、γ4个亚型，为甘油二酯和Ca2+依赖性激活PKC;②新型PKC亚家族:包括δ、ε、θ、η4个亚型，为二脂酰甘油依赖性激活PKC;③非经典型PKC亚家族:包括ζ、λ两个亚型，为其他脂源性第二信使依赖性激活PKC［10］。

PKC广泛存在于哺乳动物的各个组织器官，但仍存在种属异质性。不同动物、不同器官甚至同一器官的不同部位，PKC的亚型也不尽相同。就心脏而言，PKC的亚型分布同样存在差异。心室以α、βⅠ和βⅡ亚型PKC同工酶为主，心房则为δ和ζ型PKC同工酶。此外，ε和λ两个亚型PKC同工酶则同时分布于心房和心室［11］。

PKC通过对下游质膜受体、膜蛋白、多种酶和转录因子等靶蛋白的磷酸化修饰，参与各种生理功能的调节。其发挥作用的机制主要有以下3个步骤:①细胞内第二信使甘油二酯(DAG)或PKC的特异性激动剂佛波醇酯(PMA)浓度升高导致PKC发生结构改变，暴露出RACK蛋白结合位点和激动位点被激活;②激活的PKC与胞膜上的RACK蛋白结合，并同时与要作用的底物靶蛋白靠近;③激活的PKC与底物靶蛋白结合发生磷酸化修饰，调节生理功能。

三、PKC对心肌肥厚和心脏电生理的影响

心肌肥厚以心脏的重量和室壁厚度增加为特点，是一种适应性反应。当这种适应性反应无法代偿正常的心功能时就会转变为非适应性心肌肥厚，出现左室心腔扩大、心脏收缩功能减低、心排出量减少。PKC与心肌肥厚的关系很密切，以往的研究表明多种PKC亚家族参与心肌肥厚的发生发展。Vijayan等［12］发现α型PKC通过促进细胞蛋白质合成、增加细胞表面积的途径导致心肌肥厚。Stebbins等［13］观察到，PMA诱导的心肌肥厚细胞模型主要是通过激活βⅠ型和βⅡ型PKC来实现的。Sil通过抑制ε型PKC使重组胰岛素样细胞因子诱导的心肌肥厚模型细胞蛋白质合成减少，从反面证明ε型PKC参与了心肌肥厚细胞的形成［14］。以上的几个研究均是在细胞水平上研究PKC与心肌肥厚的关系，说明在细胞水平至少有α型、βⅠ型、βⅡ型和ε型PKC参与了心肌肥厚的过程。

有关PKC与心脏电生理研究并不多，以往的研究都未得出明确的结论。就PKC对L－Ca2+通道而言，既往的研究存在很大的分歧。有的研究认为激动PKC可以增加ICa2+，有的研究认为激动 PKC减少ICa2+，而有的研究则发现PKC对L－Ca2+通道成先激动后抑制的双向性作用［15～20］。Timothy猜测 PKC对L－Ca2+调节作用与不同种属PKC的亚型有关［21］。最近Puglisi等人的一项研究发现激活PKC导致心肌细胞肥大可以使一过性外向钾电流(transient outward current Ito)、延迟整流钾电流(delayed rectifier current Ik)和内向整流钾电流(inward rectifier current Ik1)减少，而使Na+－Ca2+交换电流增加，最终使外向电流减少而内向电流增多导致动作电位时程(action potential duration APD)延长［22］。而 Oezguer的一项实验发现用PKC特异性激动剂PMA灌流正常离体兔心，出现了心脏的APD缩短和给予固定频率刺激心室部位可以诱发非持续性快速型心室心律失常现象。而当用PKC特异性抑制剂bisindolylmaleimide(BIS)与PMA同时灌流时，EPR缩短和发生非持续性快速型心室心律失常现象则未再出现，Oezguer猜测激动PKC抑制了L－Ca2+通道从而产生上述现象［23］。

综上可知，PKC通过不同的亚型作用参与了心肌肥厚的发生发展，它的激活又影响了各种离子通道的活动参与室性心律失常的发生。

四、展 望

抑制心肌重构对于各种心血管疾病患者的治疗都具有极其重要的意义［24］。既往的文献说明各种PKC亚型的激活与心肌肥厚的发生发展有关。现已有PKC抑制剂用于非ST段抬高型心肌梗死和糖尿病并发症治疗的研究，在不久的将来PKC抑制剂有可能会应用于抑制心肌肥厚的发生，从而使心血管疾病患者心脏重构的发生减少［25，26］。

对于室性心律失常的治疗，以往研究表明针对单一离子通道的Ⅰ、Ⅲ类抗心律失常药物虽有抗心律失常的作用但并不能降低患者的总病死率，有的抗心律失常药物由于药物本身导致的心律失常而增加患者的病死率。而近些年的研究表明一些以往认为是非抗心律失常药物却有抗心律失常的作用且能降低患者的总病死率，如ACEI/ARB类药物。此外，β受体阻滞剂被循证医学证实是目前唯一能降低心律失常患者总病死率的抗心律失常药物。ACEI/ARB类药物和β受体阻滞剂并未针对单一的离子通道却有抗心律失常和降低总病死率的作用，这一现象提示心律失常的产生可能并不单纯是单一离子通道的异常活动引起的，仅把抗心律失常的研究和治疗的目光集中在单一离子通道可能存在局限性。离子通道的作用受到多个层面的调节，其中就包括离子通道上游G蛋白偶联信号转导通路的一些关键酶。PKC作为G蛋白偶联信号转导通路的关键酶与多种离子通道的活动具有密切的关系。基于这一点，抑制PKC激活或许是抗心律失常药物作用的新靶点。

尽管对PKC与心肌肥厚及室性心律失常的关系和机制有了些了解，但PKC激活与许多离子通道的具体关系及PKC导致心肌肥厚和室性心律失常的明确分子机制尚不清楚，需要大量的实验研究。此外，不同的PKC亚型在心肌肥厚时的表达数量及功能有无改变仍需进一步研究。只有掌握了PKC、心肌肥厚和室性心律失常三者之间相互影响相互作用的具体机制才能为开发新的抗心律失常药物提供新的思路。

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