薄冰

摘 要：本文對(duì)在心臟起搏活動(dòng)中發(fā)揮重要作用的3種氯離子通道進(jìn)行綜述，包括：內(nèi)向整流Cl-電流，容積感受性外向整流Cl-電流及細(xì)胞內(nèi)鈣激活Cl-電流，上述通道在心臟起搏活動(dòng)的調(diào)節(jié)及起搏活動(dòng)異常類(lèi)心律失常的治療中發(fā)揮重要作用。

關(guān)鍵詞：心臟 氯離子通道 起搏活動(dòng) 心律失常

中圖分類(lèi)號(hào)：R541.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（b）-0210-02

氯離子通道（chloride channels）是生物膜上廣泛分布的一類(lèi)陰離子通道，因Cl-是其轉(zhuǎn)運(yùn)及發(fā)揮生物學(xué)作用的主要離子，故將此通道稱(chēng)為Cl-通道[1]。研究表明，在多個(gè)物種的心臟竇房結(jié)（sinoatrial node， SAN）細(xì)胞中，有3種Cl-通道發(fā)揮重要的生物學(xué)作用，包括：（1）超級(jí)化細(xì)胞腫脹激活內(nèi)向整流Cl-電流（inwardly rectifying Cl- current， ICl，ir），介導(dǎo)該電流的通道可能由ClC電壓門(mén)控Cl-通道基因家族的ClC-2編碼[2]；（2）容積感受性外向整流Cl-電流（volume-regulated outwardly-rectifying Cl- current， ICl，vol），由ClC家族的ClC-3編碼；（3）細(xì)胞內(nèi)鈣激活Cl-電流（Ca2+-activated Cl- current，ICl，Ca）[3]，可能是由TEME16A（或Anol）編碼[4]。

1 氯離子通道在心臟起搏活動(dòng)中的作用

早期研究利用離子替換技術(shù)觀察Cl-通道在PFs和SAN組織細(xì)胞膜電位、舒張期去極化及動(dòng)作電位時(shí)程調(diào)節(jié)中的作用。1961年，Hutter&Noble發(fā)現(xiàn)將細(xì)胞外Cl-在替換前置于陰離子溶液中可引起心率（heart rate，HR）瞬間增加并最終降至Cl-溶液中的40%～90%之間。使用陰離子替換Cl-可導(dǎo)致心跳驟?；蚴且l(fā)節(jié)律增加后的減慢。這一內(nèi)向整流Cl-電流僅在膜電位低于-60 mV時(shí)激活并可能影響舒張期去極化。應(yīng)用低通透性的醋酸鹽代替Cl-消除Cl-電流時(shí)可引起SAN節(jié)律的下降和動(dòng)作電位幅度的增大。心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)細(xì)胞Cl-的平衡電位（ECl）為-65 mV～-45 mV，在膜電位比ECl為正時(shí)（去極化），ICl為外向電流，引起動(dòng)作電位時(shí)程（action potential duration，APD）變短；比ECl為負(fù)時(shí)（靜息水平），ICl為內(nèi)向電流引起靜息電位幅值減小，從而呈現(xiàn)輕微去極化狀態(tài)。正常生理狀態(tài)下，ICl在心肌細(xì)胞電活動(dòng)中的作用并不明顯，但在缺血缺氧及代謝抑制狀態(tài)下，ICl可活化并對(duì)心肌細(xì)胞功能活動(dòng)產(chǎn)生重要影響，可見(jiàn)，Cl-通道在心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)電生理活動(dòng)中具有重要的作用。

2 ClC-2通道及內(nèi)向整流氯離子電流

ClC-2最初是由大鼠心臟和大腦克隆，ClC-2 cDNA的表達(dá)可產(chǎn)生一種超級(jí)化激活內(nèi)向整流Cl-電流，該電流對(duì)于細(xì)胞容積及細(xì)胞外pH值的變化非常敏感，豚鼠和小鼠心肌細(xì)胞ICl，ir的特性也與由ClC-2 Cl-通道攜帶的電流一致，隨后的相關(guān)研究也為ClC-2編碼的ICl，ir及心臟中ClC-2剪接體的表達(dá)提供證據(jù)[2]。Britton等進(jìn)行的RT-PCR和免疫組織化學(xué)實(shí)驗(yàn)為SAN細(xì)胞ClC-2表達(dá)提供了直接證據(jù)，此外，SAN細(xì)胞內(nèi)源性ICl，ir分布較心房和心室肌細(xì)胞更為廣泛（28/35，80%）。

由ClC-2通道攜帶的ICl，ir可能與超級(jí)化激活陽(yáng)離子通道（If）類(lèi)似[5]，在SAN或AVN區(qū)域發(fā)揮著重要作用。Huang等[2]研究發(fā)現(xiàn)，豚鼠SAN細(xì)胞ICl，ir在細(xì)胞膜超級(jí)化及低滲條件下激活并具有較強(qiáng)的內(nèi)向整流性，其翻轉(zhuǎn)電位接近ECl并可被鎘（Cd2+）阻斷，上述ICl，ir特性在其它物種的心房和心室肌中均得到證實(shí)。在膜電位接近最大舒張電位時(shí)活化的較小瞬時(shí)ICl，ir和膜電位低于最大舒張電位時(shí)活化的較大時(shí)間依賴(lài)性ICl，ir均可對(duì)SAN細(xì)胞動(dòng)作電位4期自動(dòng)去極化產(chǎn)生重要影響。當(dāng)膜電位高于ECl時(shí)，Cl，ir通道開(kāi)放引導(dǎo)內(nèi)向電流（Cl-內(nèi)流）從而引起膜電位（可能包括最大舒張電位）更負(fù)，但Cl，ir通道內(nèi)向整流的特性可能會(huì)減少外向電流的幅度以及限制其對(duì)復(fù)極和動(dòng)作電位時(shí)程的影響。

在離體SAN細(xì)胞中，通過(guò)吸管灌流anti-ClC-2 Ab 20 min抑制ICl，ir后可引起低滲壓力誘導(dǎo)舒張期去極化（diastolic depolarization，DDs）增加的減弱，這提示ICl，ir可能在SAN細(xì)胞舒張期去極化調(diào)節(jié)和自發(fā)動(dòng)作電位速率調(diào)節(jié)中具有重要作用。在體實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，選擇性去活化ClC-2通道可引起HR的減少，這一現(xiàn)象在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下更為明顯。與Clcn2+/+和Clcn2+/-小鼠相比，Clcn2-/-小鼠的安靜心率減慢，這可能是由于基礎(chǔ)狀態(tài)下經(jīng)由ClC-2通道的ICl，ir相對(duì)較小。然而，在急性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，Clcn2-/-小鼠的最大心率明顯低于Clcn2+/+和Clcn2+/-小鼠，這提示ClC-2通道參與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下心臟的變時(shí)效應(yīng)。可見(jiàn)，ClC-2通道通透性及ICl，ir密度的改變可能成為心臟起搏活動(dòng)中缺血缺氧導(dǎo)致酸中毒以及細(xì)胞容積電生理變化的原因之一。

3 ClC-3通道及容積感受性外向整流氯離子電流

細(xì)胞容積的急性增加可引起容積下降調(diào)節(jié)（regulatory volume decrease， RVD）機(jī)制的產(chǎn)生并引導(dǎo)細(xì)胞回歸至正常體積，在這一過(guò)程中，容積感受性外向整流Cl-通道（VRCCs）發(fā)揮重要作用。1992年，Hagiwara等在牽拉離體兔SAN細(xì)胞膜引起細(xì)胞腫脹時(shí)觀察到一種與ICl，vol特性類(lèi)似的Cl-電流。隨后的研究相繼證實(shí)SAN細(xì)胞中容積感受性Cl-通道的存在。生理?xiàng)l件下，ICl，vol可能承擔(dān)力傳導(dǎo)與容積調(diào)節(jié)的中介作用，從而在牽拉和容積刺激下對(duì)心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)起搏細(xì)胞功能活動(dòng)的調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。VRCCs具有較強(qiáng)的外向整流特性，可引起靜息期膜電位去極化并顯著縮短APD。VRCCs攜帶的ICl，vol在等滲液中處于失活狀態(tài)，在高滲溶液、細(xì)胞膨脹或直接的機(jī)械牽拉引起細(xì)胞容積增加時(shí)激活，并參與SAN細(xì)胞在缺氧、缺血和再灌注過(guò)程中APD縮短及心律失常的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，電壓依賴(lài)型ClC家族的ClC-3是構(gòu)成心肌細(xì)胞內(nèi)源性ICl，vol的主要分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[4，6，7]。Xiong等[8]對(duì)心臟ClC-3基因敲除小鼠（Clcn3-/-）研究發(fā)現(xiàn)，組成內(nèi)源性VRCCs的ClC-3基因表達(dá)出現(xiàn)時(shí)間依賴(lài)性失活現(xiàn)象，并累及心臟功能。然而，對(duì)于SAN細(xì)胞中ClC-3通道的表達(dá)及在構(gòu)成ICl，vol中的作用，還缺少進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。endprint

4 鈣激活Cl-電流ICl，Ca

Ca2+激活Cl-通道（CACCs）廣泛分布于心肌組織中，并在心臟電興奮的調(diào)節(jié)中具有重要作用。Verkerk等[3]應(yīng)用穿孔膜片鉗技術(shù)在1/3的兔SAN細(xì)胞中檢測(cè)到ICl，Ca的存在。對(duì)于ICl，Ca在SAN細(xì)胞中分布不均一性的原因還不明晰，可能與SAN組織本身的結(jié)構(gòu)功能差異有關(guān)。ICl，Ca在起搏活動(dòng)周期中活化，該電流是具有鐘形電流-電壓曲線(xiàn)的瞬時(shí)外向電流，使用去甲腎上腺素刺激腎上腺素能受體可引起電流密度增加一倍。動(dòng)作電位測(cè)量記錄的數(shù)據(jù)證實(shí)ICl，Ca在動(dòng)作電位上升后期激活，電流鉗實(shí)驗(yàn)表明，在去甲腎上腺素存在和缺失時(shí)，阻斷ICl，Ca可引起動(dòng)作電位超射及時(shí)程增加，但對(duì)于固有心跳周期、超射速率及舒張期去極化均無(wú)明顯影響[9]，可見(jiàn)，ICl，Ca對(duì)于起搏同步化及動(dòng)作電位傳導(dǎo)的影響相對(duì)局限。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上，由氯離子通道攜帶的內(nèi)向整流Cl-電流，容積感受性外向整流Cl-電流及細(xì)胞內(nèi)鈣激活Cl-電流在心臟起搏活動(dòng)的生成和調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用，同時(shí)參與起搏活動(dòng)異常等多種類(lèi)型心律失常的形成。隨著研究的不斷深入，氯離子通道在藥物靶向通道治療中可能發(fā)揮更有效的抗心律失常作用。

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