刘 冲，宋婷婷，冯天琼，董 波
1.辽宁中医药大学在读硕士研究生(沈阳 110000)；2.辽宁中医药大学附属第二医院
钙离子敏感受体与相关心血管疾病
刘冲1，宋婷婷2，冯天琼1，董波2
1.辽宁中医药大学在读硕士研究生(沈阳 110000)；2.辽宁中医药大学附属第二医院
摘要：钙离子敏感受体(CaSR)为G蛋白偶联受体C家族成员，存在于多种动物体内，维持体内钙离子稳态，调节细胞的增殖、分化和凋亡等生理活动，参与心血管、泌尿及肿瘤等多种系统疾病的病理过程。实验研究证明，调控CaSR的表达可有效干预疾病的病理过程，中医中药对心血管疾病有明确的疗效，而这种疗效与CaSR之间的联系并不明确，研究中医中药对心血管疾病的疗效与CaSR之间的关系，可能为临床带来新的治疗手段。
关键词：心血管疾病；中医药；钙离子敏感受体；心力衰竭；心律失常；心肌梗死
钙离子敏感受体(calcium-sensing receptor，CaSR)于1993年从牛甲状旁腺中首次克隆成功[1]，此后成为国内外的研究热点。CaSR为G蛋白偶联受体(GPCR)家族C组的成员之一，可通过感知细胞外钙浓度([Ca2+]o)变化，参与系列的生理病理变化，生理过程如细胞的生长、增殖及分化等，病理过程如心梗、心衰、心律失常等。
1CaSR的结构特点
CaSR存在于肺小动脉、心肌组织、主动脉平滑肌细胞、甲状旁腺、胎盘、大脑、子宫、肾脏等组织中[2-3]，由1 078个氨基酸残基构成，分为三个结构域，即胞外结构域(ECD)、跨膜结构域、胞内结构域(ICD)。
1.1胞外结构域ECD含600-621个氨基酸，是与配体结合的主要部位，配体包括多价阳离子、芳香族L型氨基酸和聚胺等，CaSR的激活与失活多发生于此结构域[4]。
1.2跨膜结构域此结构域由250个氨基酸构成，具有G蛋白偶联受体特有结构的特征，包含7个疏水性跨膜螺旋(transmembrane domains，TMDs)和3个胞内环(intercellular loops，ICLs)[5]，此跨膜结构域可通过非共价键相互作用参与受体的二聚化，以同型二聚体的的结构形式表达[6]。
1.3胞内结构域该结构域由216个氨基酸构成，包括TMD3个胞内环的一部分和1个羧基尾部，每个CaSR有5个蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)和2个蛋白激酶A(protein kinase A，PKA)结合位点，蛋白激酶与其相应位点结合便可发生磷酸化，激活下游的信号通路，是CaSR功能表达的重要区域[7]。
2CaSR生理功能及特性
2.1参与细胞的生长、增殖和分化 CaSR可激活丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase，MAPK)，通过细胞外信号调节激酶(Extracellular signal-regulated kinase，ERK)促进细胞的生长、增殖与分化。有研究表明，CaSR具有促进神经干细胞的增殖作用，CaSR的缺失会延迟神经干细胞的分化[8]。
2.2参与细胞凋亡Ca2+在线粒体及内质网应激途径细胞凋亡中起到关键作用。Bcl-2/Bax位于线粒体外膜上，参与内质网内钙离子浓度([Ca2+]ER)的稳态调节；Bax作为细胞凋亡的促进因子，过度表达会使促进Ca2+通过IP3R通道从内质网中释放。一方面导致内质网内的钙剥夺，引起内质网应激途径细胞凋亡，另一方面，导致线粒体内钙超载，释放细胞色素C，引起线粒体途径细胞凋亡[9-10]。因此，可以说CaSR可通过调控细胞内钙离子浓度([Ca2+]i)间接调控细胞的凋亡过程[11]。
2.3心肌细胞中的作用CaSR于心房和心室中均有存在，在生理或病理状态下，[Ca2+]o升高可使CaSR表达上调，激活磷脂酶-C(PLC)途径，产生三磷酸肌醇(IP3)，并与三磷酸肌醇受体(IP3R)相互作用导致[Ca2+]i升高，增强心肌的活性，有研究证明，这种机制不同于Na+/Ca2+交换机制及电压依赖型Ca2+通道所引起的[Ca2+]i升高[12]。
2.4生理条件下CaSR心肌表达水平的特殊规律不同年龄大鼠心肌组织中CaSR的表达水平有明显的差异。大鼠出生后CaSR表达开始上升，4周后达到高峰，(8～16)周表达下降至出生时水平，此后表达又恢复到4周时水平，并长期维持[13]。
2.5CaSR参与的其他生理功能CaSR参与机体的血钙稳态的调节[14]。CaSR的激活可以促进胃泌素的释放[15]。CaSR可通过感知[Ca2+]o间接调控神经及脑的兴奋性[16]。而在CaSR对胰岛素分泌的影响方面[17]，研究结论有较大分歧[18]。
3CaSR与心血管系统疾病
3.1心肌梗死(myocardial infarction，MI)心肌梗死大鼠心肌CaSR表达显着上升，并通过PLC-IP3途径诱导细胞死亡[19]。心肌梗死后，M1型巨噬细胞中CaSR通过PLC-IP3途径激活巨噬细胞内的炎性小体，导致心肌细胞外基质(ECM)和胶原蛋白的分泌量增加，最终导致心肌重构[20]。
3.2肺动脉高压(pulmonary hypertension，PH)细胞内钙离子浓度的升高会促进肺动脉的收缩、肺动脉平滑肌细胞过度增殖和肺动脉血管的重塑[21]。实验研究表明，CaSR在肺动脉高压病因的作用下表达上调，通过PLC-IP3途径使细胞内的钙离子浓度上升和肺动脉收缩，促进肺动脉平滑肌细胞的增殖以及心肌细胞的纤维化，参与肺动脉高压的病理过程[22]。CaSR抑制剂NPS2143会明显改善大鼠的右心室收缩压、右心室的重塑和右心室肌细胞的纤维化[23]。拮抗CaSR的表达将会是肺动脉高压治疗的新思路。
3.3心力衰竭(heart failutr，HF)心力衰竭病因复杂，其中心肌细胞的丢失在心衰的病理过程中具有重要的地位，凋亡为其中的一种形式[24]，CaSR可通过调控线粒体及内质网内的钙离子浓度调控心肌细胞的凋亡，在大鼠心衰造模过程中，心衰组大鼠与注射CaSR激动剂(cahndol)的CaSR激动剂组的凋亡相关蛋白表达水平相似，而CaSR抑制剂组的凋亡相关蛋白表达明显较低。未来也许可以通过调控CaSR的表达来干预心衰的病理过程。
3.4心律失常心律失常发生的重要机制之一是折返激动。缝隙连接蛋白的存在可保证心肌电生理活动的同步性，当细胞内外离子平衡异常，心脏电生理活动的同步性受到破坏[25]。在特殊的病理状态下，CaSR激活，使细胞外钙内流增加，细胞外钙内流增加会延长动作电位时程(action potential duration，ADP)第2时相的平台期，导致ADP延长[26]，心肌细胞的同质性被破坏，导致心肌复极离散度的增加，为折返的形成提供了条件。
4展望
心肌组织中有CaSR的存在，参与机体多种生理活动和病理过程，感知[Ca2+]o变化，通过特定的细胞信号传导途径来调节心肌细胞的功能，进而影响心血管系统的生理病理过程。于临床而言，可以调控CaSR的表达水平来干预心血管疾病的发生、发展和转归。阴阳学说贯穿中医理论体系。功能为阳，物质为阴；功能亢进者为阳，功能低下者为阴。阴静阳躁… …阳化气，阴成形。在物质层面上，CaSR的表达影响物质的生成和分布，如蛋白的生成、离子的分布以及心肌细胞的增殖分化和凋亡，病理条件下会导致组织结构的重塑；在功能层面上，CaSR的表达会影响组织器官及细胞的功能水平，如心肌的舒缩功能、心肌细胞的电生理活动等。这些物质与功能层面的变化是相互依赖，互根互用的，同时物质与功能又可相互转化，如心肌通过细胞增殖增强其收缩力，从而提高心脏的射血功能，又如心率过快会导致心肌细胞内外离子分布的异常等。可将此种关系归结为中医阴阳的范畴，体现了阴阳之间的相互转化，消长平衡，而在此特殊的范畴内，阴阳关系的纽带即是CaSR。
中医中药治疗心血管疾病的疗效可能会与CaSR存在某种联系，运用现代科学方法来明确此种联系，将为心血管疾病的治疗带来新思路和方法。
参考文献：
[1]Brown EM，Gamba G， Riccardi D，et al.Cloning and characterization of an extracellular Ca(2+)-sensing receptor from bovine parathyroid[J].Nature，1993，366：575-580.
[2]李宏霞，孔凡娟，白淑芝，等.钙敏感受体参与oxLDL诱导的大鼠血管平滑肌细胞MMP-2产生[J].宁夏医科大学学报，2011，33：71.
[3]Giuseppe V，Annalisa T.Calcium-sensing receptor and calcium kidney stones[J].Transl Med，2011，9：201.
[4]Chen Zhang，Yun Huang，Yuskeng J，et al.Identification of an l-Phenylalanine binding site .enhancing the cooperative responses of the calcium sensing receptor to calcium[J].J Biol Chem，2014， 89(8)：5296-5309.
[5]Gene A， Morril，Adele B，et al.Gupta.Computational analysis of the extracellular domain of the Ca2+sensing receptor：an alternate model for the Ca2+sensing region[J].Biochemical and Biophysical Research Communications，2015，459(1)：36-41.
[6]Zhang Z，Sun S，Bioum I，et al.The extracellular calcium-sensing receptor dimerizes through multiple types of intermolecular interactions[J].J Biol Chem，2001，276(7)：5316-5322.
[7]赵秀英，杭苏琴，朱伟云，等.钙敏感受体介导的信号传导通路及生理功能[J].动物营养学报，2015，27(3)：703-714.
[8]卢玉姗.钙敏感受体调控神经干细胞增殖、凋亡、迁移和分化[D].南京：南京医科大学，2011.
[9]Renata Sano， John C， Reed ER.Stress-induced cell death mechanisms[J].Biochim Biophys Acta，2013，1833(12)：1-26.
[10]Pinton P， Giorgi C，Sivieio R，et al .Calcium and apoptosis：ER-mitochondria Ca2+transfer in the control of apoptosis[J].Oncogene，2008，27(50)：6407-6418.
[11]Qi HL， Cao Y，Huang W，et al.Crucial role of calcium-sensing receptor activation in cardiac injury of diabetic rats[J].PLoS One，2013，8(5)：e65147.
[12]Wang R， Xu C，Zhao W， et al.Calcum and polya ineregulated calcium-sensing receptors in cardiac tissues[J].Eur Biochem，2003，270(12)：2680-2688.
[13]孙轶华，张力，徐长庆， 等.不同鼠龄大鼠心肌组织中钙敏感受体的表达及与缺氧 -再灌注损伤的关系[J].中国病理生理杂志，2006，22(8)：1506- 1509.
[14]Alexandre L，Suresh R，Bharath W，et al.PTH-independent regulation of blood calcium concentration by the calcium-sensing receptor[J].The Journal of Clinical Investigation，2012，122(9)：3355-3367.
[15]Ray JM， Squires PE， Curtis SB，et al.Expression of the calcium-sensing receptor on human antral gastrin cells in culture[J].Journal of Clinical Investigation，1997，99：2328-2333.
[16]Chen Wenyan，Jeremy B， Bergsman，et al.Presynaptic external calcium signaling involves the calcium-sensing receptor in neocortical nerve terminals[J].Plo Sone，2010，5(1)：e8563.
[17]L-Histidine sensing by calcium sensing receptor inhibits voltage-dependent calcium channel activity and insulin secretion in β-cells[J].Life Sci， 2011， 88(9-10)：440-446.
[18]Colin A， Leech， Joel F，et al.Regulation of glucagon-like peptide-1 receptor and calcium-sensing receptor signaling by L-Histidine[J].Endocrinology，2003，144(11)：4851-4858.
[19]郭津，徐长庆，李鸿珠，等.异丙肾性心肌梗死大鼠钙敏感受体的表达和凋亡通路的变化[J].中国病理生理学杂志，2009，25(1)：48- 53.
[20]Liu W， Zhang X.Activation in M1 but not M- Macrophages contributes to cardiac remodeling after myocardial infarction in rats：a critical role of the calcium sensing receptor/NRLP3 inflammasome[J].Cell Physiol Biochem， 2015，35(6)：2483-2490.
[21]Amy L， Firth， Jun YW， et al.Regulation of Ca2+signaling in pulmonary hypertension[J].Korean J Physiol Pharmacol，2013，17：1-8.
[22]Aya Yamamura，Hisao Yamamura.Enhanced Ca-sensing receptor function in pulmonary hypertension[J].The Pharmaceutical Society of Japan，2013，133(12)：1351-1359.
[23]Guo Q， Huang JA， Yamamura A，et al.Inhibition of the Ca2+-sensing receptor rescues pulmonary hypertension in rats and mice[J].Hypertens Res，2014，37(2)：116-121.
[24]Tetsuro Marunouchi，Kouichi Tanonaka.Cell death in the cardiac myocyte[J].The Pharmaceutical Society of Japan，2015，38(8)：1094-1097.
[25]黄侠，赵明.缝隙连接蛋白和心房颤动的研究进展[J].心肺血管病杂志，2015，34(5)：419-421.
[26]李海涛.钙敏感受体激活对缺血再灌注兔心脏电生理特性的影响[J].郑州大学学报(医学版)，2013，48(6)：740-743.
(本文编辑王雅洁)
(收稿日期：2015-12-02)
中图分类号：R54R256
文献标识码：A
doi：10.3969/j.issn.1672-1349.2016.07.013
文章编号：1672-1349(2016)07-0711-03
通讯作者：董波，E-mail：fine_dongbo@163.com
基金项目：辽宁省自然基金(No.2014020161)，课题名称：钙敏感受体参与慢性心衰大鼠心肌细胞凋亡的机制研究
