小电导钙激活钾通道与房颤心房重构相关性的研究进展

李芳综述，李妙龄，曾晓荣审校

（泸州医学院心血管医学研究所、医学电生理实验室，四川泸州646000）

小电导钙激活钾通道与房颤心房重构相关性的研究进展

李芳综述，李妙龄，曾晓荣审校

（泸州医学院心血管医学研究所、医学电生理实验室，四川泸州646000）

心房颤动（Atrial fibrillation AF）是临床上发病率和致死率较高的快速性心律失常[1]。治疗效果欠佳，发病机制仍不清楚。对AF发病机制和治疗措施的研究仍然是目前心律失常领域研究的热点。大量研究发现心房重构是AF重要的病理生理基础[2-3]，心房肌细胞相关离子通道变化在心房电重构中起重要作用。小电导钙激活钾通道（Small conductance Ca2+-activated K+channels,SK）是新近发现的一类对电压不敏感而对钙离子敏感的钾离子通道,有研究发现SK通道与心房重构密切相关。因此本文就AF心房重构与SK通道的相关性的研究进展予以综述。

1 小电导钙激活钾通道的基本结构和功能

SK可见于心脏、平滑肌和神经等有兴奋能力组织的细胞中[4-5]。SK具有四种亚型：SK1、SK2、SK3和SK4，其各亚型在各组织中分布和对蜜蜂神经毒素（apamin）敏感程度各不同，其中apamin对SK2阻断作用最强[6]。

SK以四聚体的形式存在，其各亚型结构具有高度的同源性，只是两末端区域氨基酸残基有差异，这种差异决定了各亚基的特性不同。SK是由核心部分α亚单位及调控部分的钙调蛋白(CaM)、蛋白激酶(CK2)、蛋白磷酸酶2(PP2A)组成的功能复合体[7]。

α亚单位可独立表达通道功能[8]。每个α亚单位均含有6个跨膜区(S1-S6)，其中S5和S6之间是钾通道的孔道区域，对K+能否溢出胞外起决定作用；S4区仅有2个排列紊乱正电荷氨基酸残基，此结构特点决定了SK对膜电位变化不敏感；α亚单位上与CaM结合的部位称为钙调蛋白结合区(CaMBD)，位于通道羧基末端，是一段由92个氨基酸残基组成高度保守的序列。将CaMBD的结构区破坏后，SK就失去了钙离子门控特性。

CaM对钙离子浓度变化非常敏感，在通道激活、功能发挥过程中起重要的作用[8-9]。CaM包括四个对钙都具有亲和力的E-F手型结构。位于N-端E-F手型结构是CaM与钙离子结合点，与钙离子结合使SK激活；c-端E-F手型结构区同α亚单位上CaMBD连接。缺钙时，CaM和CaMBD呈单体形式存在；当胞内钙超载时，钙离子和CaMN端EF手形结构结合，两个CaM-CaMBD复合物相连结形成二聚体，使SK的门控区域打开，引起CaM-SK通道蛋白复合物的构象发生变化，SK通道开放，钾离子外流[9]。因此E-F手型是SK对Ca2+敏感的结构基础，CaM是内在的Ca2+门控亚基。

CK2和PP2A分别通过磷酸化和去磷酸化CaM对SK2进行调控。当SK2通道关闭或无钙存在时，CK2通过磷酸化CaM减弱SK对Ca2+的敏感性，加速SK2通道的失活；当SK2通道开放时或有Ca2+存在时，PP2A通过对CaM的去磷酸化作用，增加通道对Ca2+敏感性，加速SK2通道的激活。因此，CK2和PP2A对SK2调控是一个动态过程，通道对Ca2+敏感性是随Ca2+及通道的活动状态变化[10]。

研究报道，SK和a-Actinin2共定位在分离的小鼠的心肌细胞上[10]，a-Actinin2骨架蛋白包含一个肌动蛋白结合域、四个重复序列和两个EF手型结构。实验证明，a-Actinin2与SK2相互作用位点分别是其EF手型结构与SK2的CaMBD，由于CaMBD也是CaM在SK2通道蛋白上的作用位点，所以CaM和a-Actinin2有相互竞争结合位点。多数研究表明SK2膜蛋白的运输和分布受a-Actinin2的影响。

在不同的组织，SK各亚型的分布也有差异。SK2在心肌组织的研究近年来才开始。Xu、Tuteja等[11-12]分别研究证明了在人类及小鼠心肌细胞上存在着重要的SK2，且主要在心房选择性分布这一现象。

2 小电导钙激活钾通道与房颤心房重构

近年来对AF基础和临床的深入研究，发现心房重构是AF触发和维持的重要基础。Wijflels等[3]首次提出了“心房电重构（Atrial electrial remodeling,AER）”及“AF致AF”理论。所谓“AF致AF”理论即心房重构的后果使心房颤动趋向于一种自我维持的状态。心房电重构主要表现为动作电位(AP)、心房有效不应期(AERP)缩短、AERP频率适应性降低。这些电活动异常是由心肌细胞上各种离子通道开放与关闭决定的。其中SK2介导动作电位后超极化电位的产生与慢后超极化过程，调节动作电位重复的频率。由此，可以认为AF心房电重构的基础是包括SK2在内离子通道改变，这可能也为AF的预防及治疗提供重要作用靶点。

现已有大量证据表明AF患者心房肌细胞胞内钙浓度升高[13]，且细胞内钙离子超载对AF发生中AERP的缩短起到了关键作用。心肌细胞在AP复极过程中对Ca2+特别敏感，因此受Ca2+调控的SK2通道将影响复极的正常电活动。

2007年0zgen等首次对SK2通道与AF的关系进行研究[14]，即对兔肺静脉肌袖进行短时间快速起搏后，肺静脉肌袖细胞SK2功能上调，动作电位复极时程缩短引起AF。在免疫荧光染色试验中发现，起搏使SK2通道蛋白从细胞核向胞质或胞膜转运造成SK2的上调。这说明SK2参与心肌细胞电重构，为研究快速心律失常发病因素提供了基础。2014年于涛等对犬持续起搏4 h后，观察到SK2电流密度增强[15]，这与先前研究结果一致。综上所述，SK2功能上调可能是AF初始阶段的重要分子机制之一。

Diness等研究NS8593和UCL1684可以阻滞SK，降低SK2通道对钙离子的敏感性，从而延长心房的有效不应期，但对QT间期无影响。并且对离体和在体的AF模型也有预防和终止作用。其中NS8593除了对房肌细胞中SK2阻滞外，对其他亚型也有阻滞作用，是通道特异性的阻滞剂。因此，对NS8593研究为未来AF等心血管疾病药物的开发提供新的方向[16-17]。

但是，Li等在完全敲除SK2基因的小鼠模型上发现，小鼠心房肌细胞的动作电位末期明显延长，对异常兴奋增加，容易诱发早后除极从而导致AF的发生[18]。这提示，SK2不仅参与AF的发生，而且SK表达量也与AF密切相关，即：SK2过低下调能使动作电位延长而发生早期后除极电位，导致AF的发生；SK2过高上调使动作电位缩短，易产生折返，也能促进房性心律失常。以上的实验都是在快速起搏动物模型上研究的。

近年，国内对人类SK2与AF相关性也进行了研究。本实验室通过全细胞膜片钳技术和ELISA方法分别对持续性、慢性AF患者研究发现：持续性AF患者心房肌细胞的SK2电流密度比窦性心律患者明显增加[19]、慢性AF患者心房肌组织SK2蛋白的表达水平明显高于窦性心律患者[20]。以上研究显示，AF时SK2功能是上调的。这符合AF的电重构“AF促AF”现象。但Yu等[21]报道，持续性房颤时SK2下调且在动作电位复极化中的作用减弱；同时SK1和SK2蛋白及mRNA表达水平也是下降的；且左、右心房SK1-3的电流密度、mRNA表达水平无明显不同。这与先前国内外研究结果存在矛盾。

以往的研究发现，不伦在AF动物模型，还是AF患者细胞内钙离子超载，对AF发生过程中ERP的缩短起到了关键作用，从而参与心房重构的发生和维持。SK2通道主要在复极晚期发挥作用，它对胞内Ca2+非常敏感，胞内Ca2+轻微改变能明显调控该电流的活性。那么可推测心房重构时SK2的变化机制。一方面，AF发生后胞内钙离子的增加，这会激活SK2，引起钾离子外流增加，加速晚期复极过程，使动作电位时程缩短，参与电重构过程。另一方面，多数实验已发现快速激动可以引起钙超载，当钙超载时，机体为了保持胞内Ca2+的相对稳态，通过负反馈机制降低L型钙通道电流密度[22]。有实验已经表明小鼠心肌细胞上SK2是通过a-Actinin2与L型钙通道相互作用共同定位在细胞膜上[11]。敲除小鼠心房肌细胞L-型钙通道可使SK2通道蛋白表达、电流密度降低[11-23]。那么可以推测AF患者的SK2电流密度会受到L型钙电流的影响而降低，导致心肌有效不应期的延长。这些仅是推测，目前对心房重构早期阶段研究，倾向于SK2电流上调，而对心房重构的后期阶段现有的研究结果还存在对立。对心房重构的各阶段离子通道变化基因表达调控机制研究还较少，SK2电流离子通道在不同阶段心房重构中的变化还不明确,尚需进一步的深入研究。

3 展望

目前关于SK2与AF心房重构的相关性国内外的观点略有不同，其主要原因大概有：①动物AF模型与人类AF发展过程不同；②各实验动物存在种族特异性；③对于人类AF心房肌细胞的研究，所获得的标本均从心脏外科手术中获取，个体差异大，先天性基因的影响，并且AF的持续时间、AF的类型（阵发性或者持续性）、是否合并瓣膜病、以及是否应用药物治疗、何种药物及治疗期长短等多方面，可能影响对离子通道电流变化的检测。

本文探讨了一些关于AF心房重构和SK2关系，初步认为在心房重构早期SK2通道的功能上调，但SK2和AF后期的关系还存在争议，进一步研究在不同起搏时间（AF各阶段的发展）SK2的功能变化，以及SK2通道蛋白与基因的表达变化,可能为AF的预防和治疗奠定基础。

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（2014-09-23收稿）

作者投稿系统http∶//xb.lzmc.edu.cn/

R699.8

A

10.3969/j.issn.1000-2669.2015.02.028

李芳(1976-)，女，主治医师，在读研究生，E-mail：1693196144@qq.com