薄冰

摘 要：本文對于ClC-3容積感受性氯離子通道在心血管疾病中的作用進行綜述，該通道在心肌細胞容積穩(wěn)定、心肌缺血再灌注、心肌肥厚及心力衰竭等狀態(tài)下的電生理活動中發(fā)揮重要作用，并為多種心律失常的機制探討及治療提供理論依據(jù)。

關鍵詞：ClC-3氯離子通道 心臟 細胞容積 電生理

中圖分類號：R541 文獻標積碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（c）-0223-02

ClC-3是ClC電壓門控氯離子（Cl-）通道基因家族成員之一[1]，1994年，Kawasaki等[2]首次應用聚合酶鏈反應技術在大鼠腎臟中克隆出ClC-3 cDNA，該基因可表達生成一種生物學及藥理學特性與心肌容積感受性氯離子通道（volume-regulated Cl- channels，VRCCs）一致的外向整流Cl-通道，隨后的相關實驗也證實ClC-3基因是構成心肌細胞容積感受性氯離子電流（ICl，vol）的主要分子結構基礎[3～5]。應用ClC-3基因敲除小鼠（Clcn3-/-）的研究發(fā)現(xiàn)，Clcn3-/-小鼠心臟中VRCCs的特性發(fā)生明顯變化，除ClC-3外的一些膜蛋白也發(fā)生了明顯的變化。Xiong等[6]對心臟ClC-3基因敲除小鼠研究發(fā)現(xiàn)，組成內源性VRCCs的ClC-3基因表達出現(xiàn)時間依賴性失活現(xiàn)象，并累及心臟功能。因此，本文將就ClC-3型Cl-通道在心臟功能活動中作用的近期研究進行綜述，為進一步探討該通道在心肌缺血/再灌注、心肌肥大及心力衰竭等病理狀態(tài)下的作用提供理論依據(jù)。

1 ClC-3氯離子通道與細胞容積穩(wěn)定

細胞容積的急性增加可引起容積下降調節(jié)（regulatory volume decrease， RVD）機制的產(chǎn)生并引導細胞回歸至正常體積，以防止細胞結構及功能的完整性遭受破壞。由ClC-3構成的內源性VRCCs在多種病理生理狀態(tài)下細胞容積的調節(jié)中發(fā)揮重要作用[7～8]。研究發(fā)現(xiàn)，在心室肌細胞上，細胞腫脹可誘發(fā)一種不依賴時間和電壓的電流，此電流對SITS、DIDS、NPPB敏感，但不被9-AC和NPPB阻斷，其激活不依賴細胞內鈣，對PKA的阻斷劑也不敏感。1992年，Sorota[9]對犬心房細胞上的一種對滲透壓敏感的電流進行測量，發(fā)現(xiàn)胞外滲透壓由293 mosm/kg降至221 mosm/kg時可產(chǎn)生這種電流，在心房肌細胞體積增加12%時，或當細胞的低滲而致腫脹時，可誘發(fā)一種具有外向整流特性的電流，該通道的主要作用就是通過引發(fā)RVD而維持細胞容積的動態(tài)穩(wěn)定。ICl，vol廣泛表達于不同動物心臟中的幾乎所有部位，在心房肌細胞中通道的密度較心室肌細胞中的高，并且在人的心房和心室肌細胞中也有表達。生理條件下，ICl，vol可能承擔力傳導與容積調節(jié)的中介作用，從而在牽拉和容積刺激下對心肌功能活動的調節(jié)中發(fā)揮重要作用。

2 ClC-3氯離子通道與缺血預適應誘導的心肌保護

缺血預適應（ischemic preconditioning， IPC）能夠顯著減少持續(xù)心肌缺血引發(fā)的心肌梗塞，這一保護過程包括早期階段（持續(xù)1～2小時）和后期階段（持續(xù)24～72小時）。Diaz等[10]研究發(fā)現(xiàn)，阻斷兔心肌細胞ICl，vol電流可導致短暫缺血及低滲壓力引發(fā)的IPC保護效應缺失。Bozeat等[11]通過建立ClC-3基因敲除小鼠（Clcn3-/-）模型探討VRCCs在早期IPC和后期IPC中的作用，研究結果表明，以10 m/min的速度進行10 min 跑臺訓練后，Clcn3-/-組小鼠心率 （648±12 bpm） 明顯低于Clcn3+/+組小鼠（737±19 bpm）。此外，對于離體心臟組織進行再灌注發(fā)現(xiàn)，早期IPC在各實驗組中均有出現(xiàn)，而后期IPC可減少Clcn3+/+組小鼠心肌受損面積達49.9%，Clcn3+/-組小鼠減少34.8%，Clcn3-/-組小鼠的心肌受損面積則未出現(xiàn)明顯改善。ClC-3基因失活可阻斷后期IPC發(fā)揮效應，而非早期IPC，提示ClC-3型VRCCs在早期IPC和后期IPC中發(fā)揮不同的作用。

3 ClC-3氯離子通道與心肌肥厚和心力衰竭

心肌肥厚和擴張型心肌病可引起細胞容積穩(wěn)定性及多種細胞功能的改變。研究表明，犬擴張型心肌病模型中心室肌ICl，vol持續(xù)活化，此外，心力衰竭細胞中ICl，vol的最大電流密度比正常心肌高40%。心肌肥大或心力衰竭細胞中ICl，vol電流持續(xù)活化機制仍不明晰，可能是由細胞容積增加或細胞膜牽拉引起。Mao等[12]研究發(fā)現(xiàn)，在兔心肌細胞中，心力衰竭的發(fā)生伴隨著ICl，vol電流密度的減少。ClC-3型VRCCs在病理狀態(tài)下心臟結構及功能的維持中具有重要作用。

4 ClC-3氯離子通道心肌電生理

VRCCs具有較強的外向整流特性，可引起靜息期膜電位去極化并顯著縮短動作電位時程（action potential duration，APD）[13]。VRCCs攜帶的ICl，vol在等滲液中處于失活狀態(tài)，在高滲溶液、細胞膨脹或直接的機械牽拉引起細胞容積增加時激活，并參與心肌細胞在缺氧、缺血和再灌注過程中APD縮短及心律失常的發(fā)生[14]。APD縮短及有效不應期（effective refractory period， ERP）和興奮傳導時程的減少，多重折返激動的增加，這均構成心房及心室顫動等心律失常發(fā)生的電生理學基礎。在豚鼠心臟中，低滲溶液可縮短APD并增加右心室和左心室的APD梯度。此外，離子通道結構功能改變是心肌肥厚和心力衰竭的典型病理生理特征。ICl，vol的持續(xù)活化可能縮短APD延長，并難于誘發(fā)早期后除極（early after depolarization，EAD）。在衰竭心臟中，使用他莫西芬阻斷ICl，vol后能明顯延長APD并減少誘發(fā)EAD的去極化電流50%左右，將細胞置于高滲溶液中也出現(xiàn)相同效果[14]。1992年，Hagiwara等[15]在牽拉離體兔SAN細胞膜引起細胞腫脹時觀察到一種與ICl，vol特性類似的Cl-電流。隨后的研究相繼證實SAN細胞中牽拉和容積感受性Cl-通道的存在[16，17]。生理條件下，ICl，vol可能承擔力傳導與容積調節(jié)的中介作用，從而在牽拉和容積刺激下對心臟傳導系統(tǒng)起搏細胞功能活動的調節(jié)中發(fā)揮重要作用。

5 結語

綜上，ClC-3容積感受性氯離子通道在心肌細胞容積穩(wěn)定、心肌缺血再灌注、心肌肥厚及心力衰竭等狀態(tài)下的電生理活動中發(fā)揮重要作用，并為多種心律失常的機制探討及治療提供理論依據(jù)。

參考文獻

[1] Jentsch TJ.CLC chloride channels and transporters：from genes to protein structure，pathology and physiology[J].Crit Rev Biochem Mol Biol.2008，43（1）：3-36.

[2] Kawasaki M，Suzuki M，Uchida S，et al.Stable and functional expression of the ClC-3 chloride channel in somatic cell lines[J].Neuron.1995，14（6）：1285-91.

[3] Hartzell HC，Yu K，Xiao Q，et al. Anoctamin/TMEM16 family members are Ca2+-activated Cl- channels[J].J Physiol. 2009，587（Pt 10）：2127-39.

[4] Duan DD.Volume matters：novel roles of the volume-regulated CLC-3 channels in hypertension-induced cerebrovascular remodeling[J].Hypertension.2010，56（3）：346-8.

[5] Hume JR，Wang GX，Yamazaki J，et al. CLC-3 chloride channels in the pulmonary vasculature[J].Adv Exp Med Biol.2010，661：237-47.

[6] Xiong D，Heyman NS，Airey J，et al.Cardiac-specific，inducible ClC-3 gene deletion eliminates native volume-sensitive chloride channels and produces myocardial hypertrophy in adult mice[J].J Mol Cell Cardiol y.2010，48（1）：211-9.

[7] Hoffmann EK，Lambert IH，Pedersen SF.Physiology of cell volume regulation in vertebrates[J].Physiol Rev.2009，89（1）：193-277.

[8] Duan D，Winter C，Cowley S，et al. Molecular identification of a volume-regulated chloride channel[J].Nature.1997，390（6658）：417-21.

[9] Sorota S.Swelling-induced chloride-sensitive current in canine atrial cells revealed by whole-cell patch-clamp method[J].Circ Res.1992，70（4）：679-87.

[10] Diaz RJ，Batthish M， Backx PH， et al.Chloride channel inhibition does block the protection of ischemic preconditioning in myocardium[J].J Mol Cell Cardiol.2001，33（10）：1887-9.

[11] Bozeat ND，Xiang SY，Ye LL， et al. Activation of volume regulated chloride channels protects myocardium from ischemia/reperfusion damage in second-window ischemic preconditioning[J].Cell Physiol Biochem.2011，28（6）：1265-78.

[12] Mao J，Chen L， Xu B，et al.Suppression of ClC-3 channel expression reduces migration of nasopharyngeal carcinoma cells[J]. Biochem Pharmacol. 2008，75（9）：1706-16.

[13] Duan D. Phenomics of cardiac chloride channels： the systematic study of chloride channel function in the heart[J]. J Physiol. 2009，587（Pt 10）：2163-77.

[14] Baumgarten CM，Clemo HF. Swelling-activated chloride channels in cardiac physiology and pathophysiology[J]. Prog Biophys Mol Biol. 2003，82（1）：25-42.

[15] Hagiwara N，Masuda H， Shoda M，et al. Stretch-activated anion currents of rabbit cardiac myocytes[J].J Physiol.1992，456：285-302.

[16] Arai A，Kodama I，Toyama J.Roles of Cl- channels and Ca2+ mobilization in stretch-induced increase of SA node pacemaker activity[J]. Am J Physiol. 1996，270（5 Pt 2）：H1726-35.

[17] Lei M，Kohl P.Swelling-induced decrease in spontaneous pacemaker activity of rabbit isolated sino-atrial node cells[J].Acta Pharmacol Sin.1998，164（1）：1-12.