瞬时受体电位通道与心室重塑的研究

心室重塑是指在心脏功能受损，心腔扩大、心肌肥厚的代偿过程中出现的心肌细胞肥大、胞外基质质量和组成的变化、胶原纤维网变化及细胞凋亡等的变化，它是心力衰竭发生发展的基本病理机制[1]。近来研究发现经典的瞬时受体电位（TRP）通道与心室重塑的发生发展有着密切的关联。TRP通道是位于细胞膜上一种以四聚体形式构成的Ca2+内流通道，参与了机体很多病理或者生理过程并起着重要作用。它最早发现于黑腹果蝇的视觉细胞中，该类细胞对持续的光刺激只产生短暂性的胞内Ca2+浓度增加，即只产生瞬时电位而非持续锋电位。迄今为止，在哺乳动物中已克隆出33个TRP通道基因，根据根据氨基酸序列同源性的差异，TRP通道分为7个亚族，分别为TRPC、TRPV、TRPM、TRPA、TRPP、TRPML、TRPN[2]。经典瞬时受体电位通道（TRPC）通道是TRP家族中的重要一员。现在，我们就TRPC通道在心室重塑中的作用作一综述。

1 TRPC的基本结构及生物学特性

TRPC家族共有7个亚型，该家族共同的结构域有3～4个N末端锚蛋白重复，6个跨膜域（S1～S6），S5与S6之间阳离子通道区和几个蛋白通道区。该蛋白的C端和N端均在细胞膜内，其中的保守序列与TRPC蛋白的运输、锚定和激活及活性调节有关系[3]。TRPC亚型在心脏表达量与种属有关，如在小鼠心脏中表达最高的基因是TRPC3，然后是TRPCl与TRPC6，TRPC7表达量极少，而TRPC4及TRPC5则未见表达。在人类心脏中则不同，表达排首位的是TRPC1基因，然后是TRPC4和TRPC6，再是TRPC5，而TRPC3表达量很少，TRPC7则未能检测到；TRPC2在人类为假基因[4]。TRPC不仅存在于细胞膜上，在具有膜性结构的细胞器如内质网、高尔基体上也存在[5]。TRPC基因的激活受一些理化因素的调控，比如渗透压、酸碱度、机械力及细胞内信号分子和内、外源配体等[6]。目前关于TRPC通道的具体激活机制尚存在争议，但其中公认的一种是被磷脂酶C（PLC）偶联的膜受体激活。这一激活途径可简单描述为配体和细胞信号分子作用于G 蛋白偶联受体和受体络氨酸激酶偶联受体激活PLC，PLC水解4，5-二磷酸磷脂酞肌醇，产生产生2 个第二信使：1，2-二酰甘油（DAG）、1，4，5-三磷酸肌醇（IP3），前者可代谢为花生四烯酸和亚麻酸等。肌醇三磷酸作用于内质网或肌浆网引起Ca2+库里的Ca2+释放，耗竭Ca2+后，钙库操纵性钙离子通道（SOC）被激活，引起Ca2+内流。而二酞基甘油及其脂质代谢物如花生四烯酸和亚麻酸等也可激活细胞膜激活受体操纵Ca2+通道，引发受体操纵Ca2+流入[7]。这种激活方式存在于多数TRPC通道中。

2 TRPC与心室重塑发生发展的关系

2.1 TRPC在心肌肥大的作用研究 心肌肥大是指是心脏的一种强有力的代偿方式，如长期发展则会转向心力衰竭，它主要表现为细胞体积和重量的增加。研究发现心肌肥大患者的肥大心肌细胞里胞浆内Ca2+处于持续性高水平，而TRPC通道因其能够传递长时程的钙信号，使得近来对TRPC通道在心肌肥大中的作用展开了不少研究。有较多的研究结果显示，TRPC通道与心肌肥大的发生发展有密切关系。Ohba [8]等通过利用小鼠建立心肌肥大的模型，检测发现，该实验小组的小鼠心肌细胞TRPC1明显高表达。而且体外培养正常小鼠心肌细胞成熟后诱导大鼠心肌细胞肥大，且TRPC1蛋白表达也会随之明显上升，而BNP、心房利尿因子（ANF）等也会上升。而通过基因沉默的实验方法抑制TRPC1基因的表达，则可以减轻心肌细胞肥大程度并抑制BNP等因子的表达。Bush[9]等则通过动物实验证明，TRPC3的高表达与小鼠的心肌肥大有明显相关性，而且进一步利用体外细胞实验研究发现，调控TRPC3的表达，心肌细胞肥大的体积也随之明显改变。Nakayama等[10]研究神经内分泌激素与压力负荷刺激小鼠心肌细胞高表达TRPC3 时发现部分小鼠TRPC3 高表达时左心室舒张末期直径会增加，生存率显著降低，TRPC3高表达的小鼠通过激活CaN/NFAT 通路促进心肌肥厚，该通路与CaNAβ关系密切，抑制CaNAβ则TRPC3 诱导的心肌肥厚作用也会被抑制。由此人们推测，阻断TRPC3 的表达可能成为治疗心肌肥大的药物作用靶点。Onohara等[11]在体外心肌细胞培养的研究中不仅发现TRPC3与心肌肥大有关，还发现TRPC6也与心肌肥大有关系，其研究显示这两种基因可通过介导Ca2+内流而使AngⅡ导致心肌细胞肥大，抑制这两种基因表达能显著降低AngⅡ的这种作用。Kuwahara 等[12]的研究也证实了TRPC6 的表达的程度与心肌细胞肥大有密切相关，并且揭示了TRPC6是通过介导Ca2+-NFAT 信号通路而促进心肌细胞肥大。在CaN 被持续激活后，小鼠的心肌细胞膜的TRPC6 表达量会明显增加；Kuwahara 等发现在人类心力衰竭的心肌细胞中，TRPC6 也出现了类似的过表达。

2.2 TRPC与心肌纤维化与细胞凋亡的关系研究 心肌纤维化是指心肌间质成纤维细胞因病理原因而增殖，胞外基质沉积增多进而导致心肌结构及功能均受到影响[13]。成纤维细胞增殖原因目前较多学者认为是神经激素及细胞因子系统两者缓慢而长期作用，两者作用可增加胶原合成和导致细胞因子分泌紊乱。主要作用机制可能为血管紧张素II及醛固酮促使Ca2+内流进而导致成纤维细胞增殖及胶原合成增加。利钠肽系统在其中也起着重要作用[14]。而有分子研究证明，TRPC通道参与了利钠肽系统影响心肌细胞纤维化的过程。Nishida等[15]的研究显示ET-1可上调心肌成纤维细胞中TRPC6的表达，TRPC6则介导Ca2+内流通过激活NFAT因子抑制了高浓度ET-1诱导的细胞外胶原基质合成，该研究还提示了TRPC -NFAT途径潜在的拮抗抗心肌纤维化的作用。Davis等[16]则发现，TRPC6-calcineurin-NFAT信号途径介导的心肌成纤维细胞向心肌肌成纤维细胞的分化进而影响细胞外基质沉积而导致心肌纤维化在心室重构中起着重要作用。相比于TRPC通道与心肌肥厚的关系研究而言，关于TRPC在心肌纤维化中的具体作用目前相关研究仍较少，还需要更进一步的研究探讨。

2.3 TRPC通道与心律失常及细胞凋亡 心肌细胞上的钠钙交换体（NCXl）的反向转运被认为是诱导心肌细胞内Ca2+超载的主要途径之一。NCXl蛋白表达和活性增加会导致延迟后除极引起室性心律失常。近来研究发现TRPC3会和NCX1蛋白偶联引起这种作用。此外，有实验研究发现在蜘蛛毒液提取出了一种缩胺酸能有效抑制牵张诱导的心房颤动，可能就是通过作用于心肌细胞TRPC1蛋白而引起的[17]。近来TRPC通道在心肌细胞凋亡中的作用也有初步进展。Satoh等[18]的研究结果显示TRPC7蛋白可激活血管紧张素II 1型受体诱导心肌细胞凋亡，而在小鼠缺血再灌注的心肌细胞中发现，TRPC3蛋白过度表达的细胞凋亡率远远大于TRPC3表达正常的细胞，提示过表达的TRPC3会导致心肌细胞的凋亡。

3 总结与展望

在心肌重塑的发展过程中，TRPC 起到了重要的作用，目前关于TRPC与心室重构的研究主要通过动物模型或体外细胞实验来进行，在人体上的研究还比较缺乏。实验中所用的阻滞剂选择性较差，导致不良反应较大，且缺乏特异性的靶器官阻滞效应，因此，还需要大量的实验去寻找和发现更好的阻滞剂并用于临床。虽然现在每一个通道的具体作用及其相互关系仍不十分清楚，但是TRPC 与心室重塑有关系是得到大家公认的，阻断或抑制其表达，能显著改善心室重塑的发展过程，故TRPC 阻滞剂有望成为有效的新一代的钙通道阻滞剂。

参考文献：

[1]陆曙，张志斌，龚少愚，等.异莲心碱防止高血压大鼠左室肥厚的可能机制[J].中华高血压杂志.2008， 16（l）： 33-35.

[2]Christensen AP，Corey DP.TRP channels in mechanosensation ： direct or indirect activation[J].Nat Rev Neurosci， 2007， 8：510-521.

[3]Dietrich A，Chubanov V，Kalwa H，et a1.Cation channels ofthe transient receptor potential superfamily： their role in physiological and pathophysiological processes of smooth muscle ce1ls[J].Pharmacol 'Then 2006， 112：744-760.

[4]Kunert-Keil C，Bisping F，Kruger J，et al.Tissue-specific expression of TRP channel genes in the mouse and its variation in three different mouse strains[J].BMC Genomics， 2006， 7：159.

[5]Berbey C， Weiss N， Legrand C， Allard B. Transient receptor potential canonical type 1 （TRPC1） operates as a sarcoplasmic reticulum calcium leak channel in skeletal muscle [J].Biol Chem， 2009， 284： 36387-36394.

[6]Eder P ， Molkentin JD . TRPC channels as effectors of cardiac hypertrophy [J]. Cire Res ， 2011，108（2）：265-272.

[7]Pulpna MV ， Zulian A ， Berra-Romani R， et al .Upregulation of Na+ and Ca2+ transporters in arterial smooth muscle from ouabain-induced hypertensive rats [J].Am J Physiol Heare Circ Physiol， 2010，298（1）：263-274.

[8]Ohba T，Watanabe H，Murakami M，et al.Upregulation of TRPC1 in the development of cardiac hypertrophy[J].J Mol Cell Cardiol， 2007， 42：498-507.

[9]Bush EW Hood DB，Papst PJ，et al.Canonical transient re-ceptor potential channels promote cardiomyocyte hypertrophy through activation of calcineurin signaling[J].J Biol Chem， 2006， 281：33487-33496.

[10]Nakayma H ，Wilkin B J ， Bodi I ， et al . Calcineur independent cardiomyopathy is activated by TRPC in themouse heart [J].FASEB J ，2006，20（10）：1660-1670.

[11]Onohara N，Nishida M，Inoue R，et aI.TRPC3 and TRPC6 are essential for angiotensin II-induced cardiac hypertrophy[J].EMBO J， 2006， 25：5305-5316.

[12]Kuwahara K，Wang丫McAnally J，et a1.TRPC6 fulfills a calcineurin signaling circuit during pathologic cardiac remodeling[J].J Clin Invest， 2006，116：3114-3126.

[13]Foster R R， Zadeh M A， Welsh G I， et al. Flufenamic acid is a tool for investigating TRPC6-mediated calcium signalling in human conditionally immortalized podocytes and HEK293 cells[J]. Cell Calcium. 2009， 45（4）： 384-390.

[14]Rose RA，Hatano N，Ohya S，et a1.C-type natriuretic peptide activates a non-selective cation current in acutely isolated rat cardiac fibroblasts via natriuretic peptide C receptor-mediated signaling[J].J Physiol， 2007， 580：255-274.

[15]Nishida M， Onohara N， Sato Y， et al. Galphal2/13--mediated up-regulation of TRPC6 negatively regulatesendothelin-1-induced cardiac myofibroblast formation and collagen synthesis through nuclear factor of activated T cells activation[J].Biol. Chem， 2007， 282： 23117-23128.

[16]Davis J， Burr AR， Davis GR，et al A TRPC6-Dependent Pathway for Myofibroblast Transdifferentiation and Wound Healing In Vivo[J].Developmental Cell， 2012， 23（4）： 705-715.

[17]Inoue R，Jensen IJ，Shi J，et a1.Transient receptor potential channels in cardiovascular function and disease[J].Circ Res， 2006， 99：119-131.

[18]Satoh S，Tanaka H，Ueda Y，et al.Transient receptor potential （TRP） protein 7 acts as a Gprotein-activated Cat+channel mediating angiotensin II-induced myocardialapoptosis[J].Mol Cell Biochem， 2007， 294：205-215