心脏ClC—3容积感受性氯离子通道研究进展

薄冰

摘 要：本文对于ClC-3容积感受性氯离子通道在心血管疾病中的作用进行综述，该通道在心肌细胞容积稳定、心肌缺血再灌注、心肌肥厚及心力衰竭等状态下的电生理活动中发挥重要作用，并为多种心律失常的机制探讨及治疗提供理论依据。

关键词：ClC-3氯离子通道 心脏 细胞容积 电生理

中图分类号：R541 文献标积码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（c）-0223-02

ClC-3是ClC电压门控氯离子（Cl-）通道基因家族成员之一[1]，1994年，Kawasaki等[2]首次应用聚合酶链反应技术在大鼠肾脏中克隆出ClC-3 cDNA，该基因可表达生成一种生物学及药理学特性与心肌容积感受性氯离子通道（volume-regulated Cl- channels，VRCCs）一致的外向整流Cl-通道，随后的相关实验也证实ClC-3基因是构成心肌细胞容积感受性氯离子电流（ICl，vol）的主要分子结构基础[3～5]。应用ClC-3基因敲除小鼠（Clcn3-/-）的研究发现，Clcn3-/-小鼠心脏中VRCCs的特性发生明显变化，除ClC-3外的一些膜蛋白也发生了明显的变化。Xiong等[6]对心脏ClC-3基因敲除小鼠研究发现，组成内源性VRCCs的ClC-3基因表达出现时间依赖性失活现象，并累及心脏功能。因此，本文将就ClC-3型Cl-通道在心脏功能活动中作用的近期研究进行综述，为进一步探讨该通道在心肌缺血/再灌注、心肌肥大及心力衰竭等病理状态下的作用提供理论依据。

1 ClC-3氯离子通道与细胞容积稳定

细胞容积的急性增加可引起容积下降调节（regulatory volume decrease， RVD）机制的产生并引导细胞回归至正常体积，以防止细胞结构及功能的完整性遭受破坏。由ClC-3构成的内源性VRCCs在多种病理生理状态下细胞容积的调节中发挥重要作用[7～8]。研究发现，在心室肌细胞上，细胞肿胀可诱发一种不依赖时间和电压的电流，此电流对SITS、DIDS、NPPB敏感，但不被9-AC和NPPB阻断，其激活不依赖细胞内钙，对PKA的阻断剂也不敏感。1992年，Sorota[9]对犬心房细胞上的一种对渗透压敏感的电流进行测量，发现胞外渗透压由293 mosm/kg降至221 mosm/kg时可产生这种电流，在心房肌细胞体积增加12%时，或当细胞的低渗而致肿胀时，可诱发一种具有外向整流特性的电流，该通道的主要作用就是通过引发RVD而维持细胞容积的动态稳定。ICl，vol广泛表达于不同动物心脏中的几乎所有部位，在心房肌细胞中通道的密度较心室肌细胞中的高，并且在人的心房和心室肌细胞中也有表达。生理条件下，ICl，vol可能承担力传导与容积调节的中介作用，从而在牵拉和容积刺激下对心肌功能活动的调节中发挥重要作用。

2 ClC-3氯离子通道与缺血预适应诱导的心肌保护

缺血预适应（ischemic preconditioning， IPC）能够显著减少持续心肌缺血引发的心肌梗塞，这一保护过程包括早期阶段（持续1～2小时）和后期阶段（持续24～72小时）。Diaz等[10]研究发现，阻断兔心肌细胞ICl，vol电流可导致短暂缺血及低渗压力引发的IPC保护效应缺失。Bozeat等[11]通过建立ClC-3基因敲除小鼠（Clcn3-/-）模型探讨VRCCs在早期IPC和后期IPC中的作用，研究结果表明，以10 m/min的速度进行10 min 跑台训练后，Clcn3-/-组小鼠心率 （648±12 bpm） 明显低于Clcn3+/+组小鼠（737±19 bpm）。此外，对于离体心脏组织进行再灌注发现，早期IPC在各实验组中均有出现，而后期IPC可减少Clcn3+/+组小鼠心肌受损面积达49.9%，Clcn3+/-组小鼠减少34.8%，Clcn3-/-组小鼠的心肌受损面积则未出现明显改善。ClC-3基因失活可阻断后期IPC发挥效应，而非早期IPC，提示ClC-3型VRCCs在早期IPC和后期IPC中发挥不同的作用。

3 ClC-3氯离子通道与心肌肥厚和心力衰竭

心肌肥厚和扩张型心肌病可引起细胞容积稳定性及多种细胞功能的改变。研究表明，犬扩张型心肌病模型中心室肌ICl，vol持续活化，此外，心力衰竭细胞中ICl，vol的最大电流密度比正常心肌高40%。心肌肥大或心力衰竭细胞中ICl，vol电流持续活化机制仍不明晰，可能是由细胞容积增加或细胞膜牵拉引起。Mao等[12]研究发现，在兔心肌细胞中，心力衰竭的发生伴随着ICl，vol电流密度的减少。ClC-3型VRCCs在病理状态下心脏结构及功能的维持中具有重要作用。

4 ClC-3氯离子通道心肌电生理

VRCCs具有较强的外向整流特性，可引起静息期膜电位去极化并显著缩短动作电位时程（action potential duration，APD）[13]。VRCCs携带的ICl，vol在等渗液中处于失活状态，在高渗溶液、细胞膨胀或直接的机械牵拉引起细胞容积增加时激活，并参与心肌细胞在缺氧、缺血和再灌注过程中APD缩短及心律失常的发生[14]。APD缩短及有效不应期（effective refractory period， ERP）和兴奋传导时程的减少，多重折返激动的增加，这均构成心房及心室颤动等心律失常发生的电生理学基础。在豚鼠心脏中，低渗溶液可缩短APD并增加右心室和左心室的APD梯度。此外，离子通道结构功能改变是心肌肥厚和心力衰竭的典型病理生理特征。ICl，vol的持续活化可能缩短APD延长，并难于诱发早期后除极（early after depolarization，EAD）。在衰竭心脏中，使用他莫西芬阻断ICl，vol后能明显延长APD并减少诱发EAD的去极化电流50%左右，将细胞置于高渗溶液中也出现相同效果[14]。1992年，Hagiwara等[15]在牵拉离体兔SAN细胞膜引起细胞肿胀时观察到一种与ICl，vol特性类似的Cl-电流。随后的研究相继证实SAN细胞中牵拉和容积感受性Cl-通道的存在[16，17]。生理条件下，ICl，vol可能承担力传导与容积调节的中介作用，从而在牵拉和容积刺激下对心脏传导系统起搏细胞功能活动的调节中发挥重要作用。

5 结语

综上，ClC-3容积感受性氯离子通道在心肌细胞容积稳定、心肌缺血再灌注、心肌肥厚及心力衰竭等状态下的电生理活动中发挥重要作用，并为多种心律失常的机制探讨及治疗提供理论依据。

参考文献

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