作者：范晓梅 李旭辉 张铁军 李春跃 纳仁高娃
【关键词】 心肌
钙调神经磷酸酶(Calcineurin，CaN)属丝氨酸-苏氨酸蛋白磷酸酶家族成员(又称蛋白磷酸酶2B，PP2B)，是一种受Ca2+/钙调素(Calmodulin)调节的丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶，在细胞信号传递过程中直接接受Ca2+的调节，然后发挥去磷酸化作用。CaN广泛分布于脑、心肌、骨骼肌、T淋巴细胞、血管平滑肌和心血管内皮等组织细胞中，目前认为它是一种参与多种细胞功能调节的多功能信号酶［1］。在心血管方面的研究表明，CaN介导的信号通路除了在心血管的形态发生中起重要作用外，也参与心肌肥大的调节。本文就CaN的一般概况及其信号通路在心肌肥厚的发生发展过程中的作用进行简要综述。
1 钙调神经磷酸酶的基本结构及作用机理
CaN是由结合钙调素的催化亚基(CnA)和结合Ca2+的调节亚基(CnB)按1∶1的比例紧密结合而组成的异源二聚体。CnA有5个不同的结构域:（1）N端15～24位氨基酸的区域，可能参与对其催化活性的调节；（2）金属离子结合域(催化域)；（3）CnB结合域；（4）钙调素结合域；（5）自身抑制域。CnB是由168个氨基酸组成的多肽，在Ca2+不存在时，CnB亦能与CnA紧密结合，但只有Ca2+结合到CnB上才能增加CaN的磷酸酶活性。CaN晶体结构显示，由于钙调素结合域向后弯曲，使自身抑制域封闭了催化域的活性位点，从而抑制了CaN的磷酸酶活性，Ca2+、钙调素的结合可能诱发CnA构象改变，自身抑制域移位，暴露其磷酸酶活性位点，CaN活化［2］。
2 钙调神经磷酸酶在心肌中的作用
用活化的CaN通过去磷酸化胞浆中的T细胞核因子(nuclear factor of activated T cells，NF2ATc)，暴露其核定位信号，NF2ATc得以转位进入细胞核， 与心肌的锌指转录因子(GATA -4)相互作用对心肌的发生发展起调控作用［3］。在正常胚胎心肌细胞培养中，当与CaN抑制剂上调环孢素A（CsA）共孵育时，NF2ATc只存在于胞质中，如果有目的地破坏NF2ATc基因，心脏在形态学方面发生缺陷，即选择性地主动脉瓣和肺动脉瓣缺失，进而导致胚鼠在妊娠13.5～17.5天因充血性心力衰竭而死亡。相比之下，三尖瓣和二尖瓣发育是正常的。以上结果提示，T细胞的核因子是CaN最重要的底物，CaN促使其活化并转位进入细胞核对于心脏的正常形态学发生是至关重要的。同时心肌细胞兴奋收缩偶联过程中的Ca2+主要来源于胞外Ca2+的内流及内贮Ca2+的释放。而内贮Ca2＋主要存在于内质网，内质网的Ca2+有三磷酸肌醇(IP3)敏感和IP3不敏感两类钙池，分别由IP3受体系统和ryanodine受体(RyR)系统调控［4］。研究发现，体内CaN可使Ca2+释放通道(IP32R)去磷酸化关闭，进而影响心肌细胞内Ca2+的释放。CsA处理的大鼠心脏CaN活性可改变心肌RyR的功能［5］。以上实验证实，大鼠心脏中CaN与RyR的相互作用可调节心肌细胞内Ca2+释放，从而调节心肌细胞的功能活动。
钙调神经磷酸酶与心肌肥大。心肌肥大是心肌细胞对牵拉、内皮素、血管紧张素Ⅱ及生长因子等外部刺激的一种基本应答，亦可由心脏自身结构成分缺陷引起。大量研究证实CaN参与外界刺激诱导的肥大基因活化的调节。在幼年因系统性肉毒碱缺乏而致内脏皮脂腺病变(脂肪变性)小鼠(JVS小鼠)模型上观察到，CaN参与JVS小鼠心脏肥大的发生［6］。CaN抑制剂FK506(每天0.5～1.0mg/kg)可降低4～8周龄JVS小鼠心脏肥大基因表达，抑制心脏肥大。在腹主动脉缩窄法复制压力超负荷性心肌肥大模型的实验中也证实CaN在压力超负荷心肌肥大中也发挥着关键作用，是超负荷性心肌肥大的重要上游调节机制［7］。体外培养心肌细胞或转基因鼠在体研究证实Ca2+/钙调素/CaN依赖的信号通路在不同肥大刺激介导的心肌肥大中均起着重要作用［8］。在盐皮质激素(醛固酮)诱导的肥大心肌细胞中，CaN活性及其mRNA表达均增高，应用AT12R拮抗剂(洛沙坦)或CaN抑制剂FK5062、CsA可部分阻止醛固酮诱导的心脏肥大及纤维性变，可防止盐皮质激素性高血压，这也说明，CaN参与盐皮质激素过多所致的心脏肥大和纤维化［9］。但也有报道，CaN可能参与超负荷引起的SD大鼠左室肥大的早期过程，而对左室纤维化无关；应用FK506可在早期减弱左室肥大的发生，阻止其向心力衰竭的转变，但不能阻止左室纤维化的发生。另有研究者采用SD大鼠复制高血压模型，实验证实心脏活性及CaN蛋白表达在左室肥大(LVH)阶段是增高的，提示CaN参与了左室的适应性肥大过程，但在充血性心力衰竭转变阶段，CaN不再是衰竭心肌细胞肥大的主要发病机制。在血管紧张素Ⅱ诱导的心肌肥大机制中，尚存在CaN、蛋白激酶C（PKC）和丝裂素活化蛋白激酶（MAPK）信号通路的交互作用[10]。已知异丙肾上腺素激活胞外信号调节激酶(ERKs)而在心肌肥大中发挥重要作用，该作用可被CaN抑制剂显著抑制；而在过表达CaN的体外培养原代心肌细胞，异丙肾上腺素失去激活ERKs的作用，表明在心肌肥大中CaN与ERKs亦存在交互作用。白血病抑制因子(LIF)、内皮素(ET21)也可通过升高L型Ca2+流和胞内Ca2+浓度激活钙调素和CaN活性，进而诱导心肌肥大，提示CaN在LIF和ET21诱导的心肌肥大中均发挥着重要作用[11]。
3 小结
CaN在心肌正常生理结构的维持与功能的调节以及病理生理过程的发展中均发挥着重要的作用。随着Ca2+/CaN/NF2ATc信号通路在心血管系统生理及病理生理中的作用机制的深入研究，不仅有助于研究免疫抑制剂治疗时心血管毒性的机理，而且对探讨正常心血管功能调节机制、进一步认识心血管疾病的发病机理均有重要意义，更为临床探索防治心血管疾病的新措施提供了一条新的思路。
参考文献
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