肌钙蛋白降解与心肌顿抑.pdf

肌钙蛋白降解与心肌顿抑杨阳罗义广州市第一人民医院, ba n 管内科( 5 1 0 1 8 0 )1 9 7 5 年H e y n d f i c k x 等⋯首次描述了心肌缺血后心肌功能障碍延迟恢复的现象，1 9 8 2 年B r a u n w a l d 等【2 】1 明确提出心肌顿抑( M y o c a r d i a ls t u n n i n g ) 的概念心肌顿抑是指心肌短时间缺血后再灌注，尽管无不可逆损害，尽管冠脉血流已经恢复，但在一段较长的时间内持续存在的心肌机械功能障碍，此种功能障碍是完全可逆的，只要给予足够的时间，心肌功能就可完全恢复，即心肌顿抑是一种可逆性心肌缺血再灌注损伤『3 l 尽管心肌顿抑是可逆的，佃发生了大而积心肌顿抑的患者常因严重心力衰竭而死亡，心肌顿抑足临床心血管科多种病症发病和死亡的重要原因之一1 3 1 心肌顿抑的确切发生机制拿今尚未完全阐明，曾捉出过线粒体能量生成不足、肌原纤维能量利用障碍、交感神经反应受损、心肌灌注障碍、细胞外胶原受损、氧自由基生成、肌丝对钙的敏感性减低、钙超载和肌浆网功能障碍所致兴奋一收缩脱偶联等【3 1 根据丈量的动物实验和临床研究，目前认为其最可能的机制主要有氧自由基学说和钙学谢3 1 ，不过这两个学说的确切过程和分子机制还不完全清楚。

近年研究发现，钙超载导致心肌细胞中的肌钙蛋白I ( T r o p o n i nI ，T n I ) 降解，这可能是心肌顿抑发生的分子机制，本文对此进行综述肌动蛋白、肌球蛋白和肌钙蛋白是心肌细胞发生收缩的三种最主要蛋白质，其中肌钙蛋白起调节作用，是兴奋一收缩偶联的“连接点”肌钙蛋白有三个亚单位，即c 、I 、T 细胞内钙超载激活钙蛋白酶( c a l p a i n ) ，此酶作用的主要靶物是T n I ，以此导致T n I 的降解由于心肌缺血再灌注过程中发生细胞内钙超载，因此，推测会发生T n I 的降解钙蛋白酶抑索( c a l p a s t a t i n ) 是内源性钙蛋白酶抑制剂，可阻止钙蛋白酶介导的T n I 降解为了证实T n l 降解是心肌顿抑发病的分子机制中的一个环节，人们对“钙蛋白酶抑素／钙离子．钙蛋白酶一肌钙蛋白”这一通路进行了研究1 ．T n l 降解的直接实验依据：实验证明[ 4 1 ，顿抑心肌收缩力降低不是肌纤维电活动异常和C a 2 +·综述·利用受限，而是C a 2 + 超负荷和心肌对C a 2 + 反应性降低所致进而为了确定这种C a 2 + 反应性降低是由胞浆内囚素引起抑或收缩蛋白自身异常所致，G a o等[ 4 ，5 】采用机械或化学法去除心肌细胞膜，以消除胞浆内其它因素影响来观察去膜前、后不同C a 2 +浓度与肌纤维反应性的关系。

结果发现消除胞浆内因素，顿抑心肌仍表现出对C a 2 + 反应性降低，提示收缩蛋白异常足心肌顿抑发生机制的一个重要环节不少动物实验研究o ∞1 发现，顿抑心肌中T n I发生特征性裂解G a o 等f 9 l 在大鼠离体心肌顿抑模型中发现，缺血2 0 m i n ／再灌注2 0 m i n 后，肌原纤维T n I 发生了部分选择性降解，其分子量由3 2 k D 降解为大约2 6 k D ，而T n T 、T n C 、向肌球蛋白、肌动蛋白和肌球蛋白轻链均无异常，仪缺血而无再灌注者则无T n I 降解现象V a nE y k 等【l0 1 对顿抑心肌组织和冠状静脉引流液的研究迸一步表明，人鼠全心缺血1 5 m i n ／再灌注4 5 m i n ，T n I 的C 端发生部分降解，同时结构完整的T n I 和a 辅肌动蛋白从心肌组织部分丢失；如果缺血6 0 m i n ／再灌注4 5 m i n ，T n I的部分降解进一步增加人心肌标本研究【1 1 】也发现顿抑心肌中T n I 发生特征性裂解另外，一些对人心肌的研究也证明T nI 蛋白水解也发生于冠脉旁路手术的病人【1 1 ’1 2 1 。

然而，无法排除这类病人发生了心肌梗塞或其他疾病，因为在钳夹阻断血流时，心肌中可能会存在着已发生改变的T nI 在多数哺乳动物，T n I 由2 0 3 个氨基酸组成，分子量3 0 k D a 在心肌顿抑模型中嘶，引，T n I 的C 端发生水解，失去】0 个氨基酸，变成分子量为2 7 k D a的T n I l - 】9 3 F o s t e r 等研究认为【6 l ，在离体大鼠心肌顿抑模型中，T n I 的C 端水解通过改变肌丝的化学机械属性和钙敏感性而在心肌顿抑的病理生理过程中发挥作用选择性地发生T n I 降解是顿抑心肌收缩功能障碍的可能机制，已证实大鼠和小鼠的顿抑心肌中有T n I 降解然而，有研究表明在大型哺乳动物活体实验模型上并没有发现有T n I 的降解[ ”】C o l a n t o n i o 等n 4 l 最近研究认为心肌T n I 的降解并不足心肌坝抑发生的必要) O L d ! l 他们对开胸麻醉犬进行在体实验，一组先行1 0 m i n 缺血预适应处理，另一组行相同时间对照处理，然后都持续冠状动脉阻断l h ／再灌注3 h ，评价活体顿抑心肌周围的的肌钙蛋白的完整性以及缺血预适应是否会影响到肌钙蛋白的降解，结果并没有检测到T n I 和T n C 的降解，却有T n T 的降解，而且进行过缺血预适应处理的犬T n T 的降解减少。

在一些动物中还检测到了芡价复合物，据称共价复合物是由T n T与T n I 片断连接组成的，该结果显示微量的T n I降解可能发生在一些动物模型中，但是T n T 的降解程度和共价复合物的存在与否都和心肌顿抑没有必然的相关性作者推断说，和T n I 的降解类似，T n T 的降解也不是心肌顿抑发生的独立机制K i m 等【l 纠在猪心肌顿抑模型研究发现，顿抑心肌的钙处理( c a 2 + h a n d l i n g ) 能力受损，但没有T n I降解这提示大型哺乳动物心肌顿抑的机制与啮齿类动物可能有着根本的区别心肌T n I 降解理论主要来自短暂缺血的、非致死量而没有发生坏死的心肌顿抑模型，而且有猜测认为心肌T n I 的降解可能是模型依赖性的所以，T n I 降解可能不是心肌顿抑的普遍特征肌钙蛋白或一些肌纤维蛋白的降解可能是模型依赖性的，只在某些动物种类和某些实验方案中起着作用2 ．T n I 降解的基因实验依据：M u r p h y 等f 1 2 1 在转染有T n l l ．1 9 3 基因片断的小鼠心肌顿抑模型发现，小鼠出现心室扩张、心肌收缩力减小、肌丝对c E +敏感性减低等现象。

K o g l e r 等【1 6 1 报道，T n I l - 1 9 3 转基因小鼠的心肌收缩功能减低，肌丝的最大C a 2 +激活张力，C a 2 + 从肌丝解离障碍，伴有相应的最大c E ’激活肌原纤维A T P 酶活性降低，高钙可明显调动其收缩储备，但幅度不如正常小鼠，提示顿抑转基因小鼠的心肌的钙调节通路仍然完整，只是效能降低，也就是说，T n I l - 1 9 3 仍有生物学效能，但明显不如T n I H u a n g 等【1 7 】采用基因打靶技术敲除鼠胚胎干细胞中的心肌T n I ，缺乏心肌T n I 的小鼠出生时心脏、体重正常，因为有一种胎儿型T n I ( 与慢反应骨骼肌型T n I 相同) 代偿了这一缺乏，但这种代偿只足暂时的，出生1 5 天后此种慢反应骨骼肌型T n I的表达稳步降低，导致T n I 缺乏，小鼠于出生后1 8天死于急性心力衰竭这些缺乏T n l 的心肌细胞肌节缩短，静息松弛状态下张力升高，对C a 2 + t 敦感性降低提示在肌纤维水平上T n I 缺乏导致心肌机械2 Q Q 互笪笠：生丛全垦：垒脑鱼笪瘗疸直堡堂垄论坛功能障碍而引起致命性心力衰竭。

3 ．钙蛋白酶／钨蛋白酶抑素与T n l 降解：为了确定钙超载与收缩蛋白刘C a “反应性降低有“ 关系，G a o t ' ．】等将去膜肌小梁组织直接暴露于C a 2 + 激活的钙蛋白酶，引起肌纤维最大c a 2 + 激活力降低，激活收缩力所需c a 2 + 5 0 增加，而应用特异性钙蛋白酶抑素可阻止这种c a 2 + 反应性降低这清楚说明C a 2 + 超负荷通过激活钙蛋白酶引起心肌收缩力降低后来对啮齿类动物模型的研究表明，暂时性c E + 超载激活了钙依赖性蛋白酶I ( C a 2 + ．d e p e n d e n tp r o t e a s ec a l p a i nI ) ，后者使肌丝上的蛋白j t l l T n I 发生降解、去磷酸化和共价修饰H ·5 ·9 ·1 0 1 G a o 等【9 】在大鼠离体心肌顿抑模型中还发现，肌纤维最大C a 2 + 激活力和c a 2 + 敏感性均显著降低的同时，肌原纤维T n I 发生了部分选择性降解，而且T n I 降解町被低C a 2 + 再灌注液所# 几断在去膜肌纤维中加入钙蛋白酶可引起与心肌顿抑楣同的T n I 降解，且此作用亦可被钙蛋白酶抑素所消除。

这明确提示c a 2 + 依赖性T n I 部分选择性蛋白水解足引起心肌收缩力低下的直接原因B a r t a 等f 埔1 对人心肌组织用S D S —P A G E 和W e s t e r n 技术研究发现，在收缩器官里面，许多的结构蛋白如肌联蛋白、a ．胞影蛋白、索蛋白、和Ⅱ肌动蛋白，调控蛋白如T n T 和T n I 是钙蛋白酶一1 潜在的靶蛋白，这些蛋白降解町能与人心肌缺血后顿抑的发生过程紧密相关S c h w a r t z 等l ”报道，甲强龙可减轻新生小猪的心肌缺血／再灌注损伤，其机制可能部分是通过保持钙蛋白酶抑素的活性，从而抑制钙蛋白酶活性，进而使得= T n I 的分解减少M a e k a w a 等【8 1 报道，转染了人类钙蛋白酶抑素基因的大鼠，其心肌缺血再灌注后，心脏收缩功能的恢复显著优于未转染此基因的大鼠；用抗T n I 单克隆抗体行心室肌w e s t e r nb l o t t i n g 分析显示，电泳图上显示2 个条带，即完整! T n l ( 3 0 k D a ) 希l T n l l ．1 9 3 片段( 2 7 k D a ) ，T n l l ．1 9 3片段所占免疫反应活性的百分值显著低于对照组( 5 ．7 ％±2 ．7 ％对1 8 ．1 ％±3 ．2 ％，P < 0 ．0 5 ) ，说明钙蛋白酶抑素可阻止T n I 降解。

R u d z i n s k i 等【1 9 】发现蛋白酶抑制剂亮肽酶素( L e u p e p t i n ) 可以对抗大鼠心肌顿抑的发生，这和钙蛋白酶参与了心肌顿抑的机制相吻合除了钙超载足T n I 降解的启动凶素外，近年研究提示其它一些原冈也可能启动T n I 降解P a l m e r l 2 0 1 发现在小鼠全心缺血再灌注模型中，时间依赖性的心肌T n I 降解在缺血时已经发生，而不是在再灌注期问发生，抗氧化剂可减少T n I 的2 鲤鱼生筮±届全国! 坠堕查笪邃痼直缝堂苤途坛降解，提示缺血期活性氧的产生在心肌T n I 的降解上起着作用也有报道发现B 5 1 ，对大鼠心脏进行全心缺血再灌注时，阻止前负荷增大可以预防T n I 的降解，这就表明T r d 的水解也可能是心脏舒张压增加的结果，并认为不是心肌缺血而足前负荷诱导了T n I 降解的发生4 ．结语及展望：总之，细胞内钙超载激活钙蛋白酶，激活的钙蛋白酶可能通过水解心肌收缩相关蛋白如肌钙蛋白而在心肌顿抑的发生中起重要作用，心肌肌钙蛋白降解可能是心肌顿抑钙超载机制的重要终末环节H + ／N a + 交换抑制剂和N a + ／C a 2 + 交换抑制刺可在一定程度上减轻钙超载，钙蛋白酶抑素可抑制钙蛋白酶活性，从而都可望阻止肌钙蛋白降解的发生，为心肌顿抑的防治提供了新思路。