连接蛋白、缝隙连接的结构功能及其与心血管疾病
作者：邱国松 陈君柱
单位：浙江大学医学院附属第一医院心内科， 浙江 杭州 310003
关键词：
心血管病学进展000314中图分类号：Q518.1；R541.9 文献标识码：A
文章编号：1004-3934(2000)03-0172-04
From the Structure and Function of Connexins and
Gap Junction to Cardiovascular Diseases
QIU Guo-song, CHEN Jun-zhu
, http://www.100md.com
(Department of Cardiology,The First Affiliated Hospital of Zhejiang University Medical College, Zhejiang Hangzhou 310003)
1 引言
细胞间的通讯方式可分为间接与直接方式。以体循环远程分泌、旁分泌或自分泌方式经第二信使途径完成一系列生理、生化功能的调节方式称为间接通讯；而以细胞间的缝隙连接(gap junction)为途径进行的细胞间直接的信息交流，称为直接通讯，又称缝隙连接细胞间通讯(gap junction inter-cellular communication/GJIC)。
2 缝隙连接的组成、分布与结构[1]
缝隙连接由相邻细胞膜上的两个连接子(connexon)相互锚定组成，而连接子是一个六聚体，由六个亚单位-连接蛋白(connexin/Cx)组成。连接蛋白是由十余个成员组成的一个保守大家族，分子量由26～56KD(≈2.6×104～5.6×104u)不等,可分为α-Cx和β-Cx.在啮齿类动物中,至少由13个基因编码，与其它种属有较高的同源性，各亚成员之间有50%～60%同源，主要的差别在于Cx分子的胞浆部分。
, http://www.100md.com
在人类心脏组织中，连接蛋白的表达是有差别的[2](如表所示)。 组 织
主要连接蛋白
窦房结
Cx45*,Cx40
房室结
Cx45*,Cx40*,Cx46,Cx43
传导束
Cx40*,Cx43,Cx45
心 房
Cx40*,Cx43*,Cx45,Cx37,Cx46
, http://www.100md.com
心 室
Cx43*,Cx45,Cx40,Cx37
连接蛋白的共同结构如图所示[1]。四个跨膜亲水片段称为M1-4，为α螺旋结构，两个胞外环(Extracellular loop)分别称为E1-2，和一个胞浆环(cytoplastic loop/CL)。连接蛋白的羧基末端与氨基末端位于胞浆内，氨基末端相对比较保守，而羧基末端则差别较大。羧基末端的丝/苏及酪氨酸残基的磷酸化/去磷酸化水平影响着缝隙连接的形成及功能状态，并能够感受胞内的信息而改变构象，从而调节缝隙连接的形成及传导性。胞外的E1与E2区各含三个半胱氨酸残基，E1区的三个半胱氨酸分别由1个和3个氨基酸残基分隔，E2区的半胱氨酸分别由4个与5个氨基酸残基分隔，但在Cx31中，后者分别由5个与5个氨基酸残基分隔，在E1环与E2环之间至少有一个二硫键连接[3]。利用位点突变技术表明，在Xenopus卵母细胞中，Cx32的E1、E2区的任一半胱氨酸残基突变都导致缝隙连接的传导性的完全阻断，E1、E2区的半胱氨酸残基单个突变导致缝隙连接功能丧失，而成对的突变或第三位半胱氨酸残基的单个突变则不影响功能[4]。而E1与E2的第一与第三位半胱氨酸互换，则传导性最高。E区形成堆栈的β-Sheet构象，E1、E2的反平行的β-Sheet结构与4个跨膜的α螺旋的顺序排列相关。
, 百拇医药
连接蛋白可寡聚成六聚体即连接子或称半通道(hemichannel)。连接子可由单一连接蛋白组成称同聚体连接子(homometic connexon)，也可有几种连接蛋白构成异聚体连接子(heterometic connexon)，如在羊晶状体上皮间存在Cx46与Cx50的异聚体连接子。不同组合的异聚体连接子对物质的通透性具有选择性，而E2区域的相互作用与选择性通透有关。
由异聚体连接子参与组成的缝隙连接称作异型缝隙连接(heterotypic gap junction)，反之称作同型缝隙连接(homotypic gap junction)，在缝隙连接间的细胞间隙有35埃。3 缝隙连接的功能
缝隙连接的亲水孔道约1.5nm，允许分子量小于1.5 KD(≈0.15×104u)的离子、代谢物、及一些第二信使(cAMP、Ca2+、IP3)通过，通过物质交换构成GJIC。缝隙连接具有传导快、低阻抗、延搁时间短的特点，主要的生理功能有以下几个方面。
, 百拇医药
3.1 协调细胞间活动的一致性：在心肌细胞中，它的活动具有全或无现象，细胞间收缩功能的协调是通过缝隙连接来完成的。利用Cx43基因的定标突变技术，发现突变型杂合子小鼠(Cx43-/+)较野生型(Cx43+/+)心室外膜的电传导速度降低30%～40%，QRS波复极时间明显延长[4]。在体外培养的大鼠心肌细胞中，随着细胞间的缝隙连接增多，细胞由不规则收缩趋向同步收缩。
3.2 参与信息的传递及神经冲动的传导：在一些细胞中，由于缝隙连接对细胞内第二信使如Ca2+的通透性，它能介导细胞间的信息传递。Toyofuku构建了一个模型，能同时表达Cx43与兰尼啶受体(一种胞内内质网上的Ca2+通道)的A细胞四周围以仅能表达Cx43的B细胞，从而形成缝隙连接，经机械刺激后，发现Ca2+经缝隙连接由A细胞向B细胞扩散[6]。来自胚胎小鼠的星型细胞，富含由Cx43组成的缝隙连接，利用位点突变技术产生的纯合子(Cx43-/-)和杂合子(Cx43-/+)小鼠星型细胞，机械刺激汇合的星型细胞，发现由此触发的细胞内Ca2+上升的细胞数少于培养的野生型星型细胞[7]。同样Ca2+的经缝隙连接传导在成骨细胞、软骨细胞、小鼠视网膜色素上皮细胞、胰岛素分泌细胞、羊的晶状体上皮细胞中存在[8]。
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3.3 参与细胞的分化生长与发育：同样利用Cx43缺陷的小鼠星型细胞，利用神经胶质细胞分化的标记物如神经胶质纤维原酸性蛋白和S100染色标记发现，在纯合子、杂合子及野生型星型细胞的分化都正常，但前两者的生长速度则减慢[7]。Cx43-/-纯合子小鼠出生不久即死亡[4]。在Clone9肝细胞的增殖中，由PKC导致磷酸化使缝隙连接失偶联是在G0/S期发生事件中必需的[9]。在肿瘤发生中，GJIC中断在肿瘤细胞的生长、转移中起重要作用，在肿瘤组织中，缝隙连接的数目明显减少，体外把肿瘤细胞与表达正常Cx43的正常组织细胞共同培养，则肿瘤细胞向正常分化。在生长发育过程中，一种Cx的表达可诱导或抑制其它Cx的表达，从而诱导细胞的正常分化生长。在胚胎期小鼠心脏发生中，准确的缝隙连接调节是保证心脏正常发生的关键，缺少Cx43基因的新生小鼠心脏发生异常[10]。
4 缝隙连接和心血管疾病
, 百拇医药
在心血管系统中，心肌细胞及平滑肌细胞间存在着丰富的缝隙连接，其主要成分以Cx43为主，因此缝隙连接的功能失常将引起各种心血管疾病。
4.1 心律失常：心脏电复极的不一致是导致心律失常的一个重要原因。心肌纤维化常伴有较高的室性心律失常，其最明显的病理结果是将心肌细胞隔离开来，从而失去缝隙连接的连接，失去电复极的一致性，为折返的形成创造了条件。在有突变型的杂合子(Cx43-/+)的小鼠，心肌外膜的电位记录显示心脏电传导降低30%～40%，而单个细胞的动作电位参数在突变型与野生型之间无区别[4]。Shaw研究发现[1]，当细胞间缝隙连接下降时，心肌单一传导阻滞的易损窗时间(vulnerable window time;VWt)及易损窗电位(VWpot)分别增加4.7倍及3.6倍，从而更易出现单向传导阻滞，引起折返。另外，心肌细胞的失偶联比心肌细胞的兴奋性降低更显著引起VWt及VWpot的延长。一种人工合成的抗心律失常肽AAP10(antiarrhymic peptide)，是通过增加缝隙连接的传导性而起作用[12]。在人类心脏组织的房室结、窦房结、及传导束中，含有丰富的Cx40，各传导纤维间的缝隙连接与激动的顺利传导密切相关。利用野生染色体连锁分析，位于1号染色体1p1-1q1区间的Cx40的突变，是造成一种常染色体显性遗传的传导阻滞的候选基因[13]。
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4.2 先天性心脏病：某些先天性心脏病的发生于缝隙连接的突变或功能丧失密切相关，这种突变可以是羧基末端的缺失，或磷酸化位点的点突变为主，从而影响Cx的功能。如上所述，一种以传导阻滞及扩张性心肌病(DCM)为临床表现的罕见先天性常染色体显性遗传性心脏病可能系Cx40的突变造成的[13]。而当Cx43过度表达时，则形成小鼠的心脏及神经管的缺损[14]。在另一种罕见的心脏异位伴侧壁缺损的先天性心脏病中，发现存在S364位突变成脯氨酸，从而干扰了羧基末端的正常磷酸化调节及其受PH的调节[15]。
4.3 缺血性心脏病：心肌缺血及心肌梗死后，心律失常是最常见并且是潜在的具有生命危险的并发症。除了心肌纤维化以及低氧可以引起缝隙连接的功能障碍外，其它的具体机制尚未明了。正常的缝隙连接被限制于闰盘周围，犬心肌梗死模型的心肌免疫组化研究发现，心肌梗死区的尚存活但有变性的心肌细胞间，原先的缝隙连接发生重构，缝隙连接沿侧壁垂直族集排列，为室性心律失常形成折返环路。而远离心肌梗死部位的心肌组织的缝隙连接分布正常，但缝隙连接表面积/细胞体积比下降了47%，缝隙连接数目/细胞比下降了30%[16]。在心肌梗死愈合区的边界的心肌细胞的电传导降低，并且缝隙连接的组织方式明显不规则，缝隙连接已不限于闰盘，而广泛地分布于细胞表面[17]。
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4.4 心肌病：Cx40的突变被认为是形成一种遗传性扩张型心肌病(DCM)的一个候选基因[13]。而Cx40主要位于传导系统中，故其突变如何引起DCM的机制尚待进一步研究。在肥厚型心肌病(HCM)中，在心脏细胞排列紊乱区，闰盘排列也紊乱失去规则，缝隙连接在心肌表面随机分布，而不局限于闰盘。细胞间缝隙连接数目增多，缝隙连接形状发生异常，以及分布重构是形成心律失常的基础，也就解释了伴随HCM的心律失常产生与维持的原因[18]。
4.5 感染性心脏病：Chagas病，一种南美洲锥虫病，在拉丁美洲是引起心功能不全及心律失常的一个主要病因，其病程可以表现为急性及慢性过程。在啮齿类动物的心肌细胞培养时，给予急性感染，发现心肌细胞的同步收缩变得不规则，细胞间的缝隙连接减少，心肌细胞的电生理特性改变，动作电位时程变短，胞内Ca2+增高，α肾上腺素敏感性降低。来源于慢性感染兔的血浆经Langendorff兔心脏灌流时发现有心电图异常，细胞间Lucifer Yellow染料的交换速度与程度明显减少。因此，可能激素及体液免疫也影响着缝隙连接的功能[19]。
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4.6 动脉粥样硬化：动脉粥样硬化的病理生理本质是平滑肌细胞(DMC)的增生，及细胞外基质的过度合成。过去所重视的多是各种细胞，经细胞因子作用，经第二信使介导的间接细胞间通讯对SMC的作用，而对于SMC间的缝隙连接对动脉粥样硬化发展的作用则研究较少。
目前认为，动脉粥样硬化的发生被认为是一个类似肿瘤发生的一种良性过程。既然在肿瘤发生中，GJIC的中断是必需的，那么，缝隙连接的功能及数目的改变必然与动脉粥样硬化的发生密切相关。
正常的血管组织中，完整的内皮细胞是维持血管正常生理功能是必需的，而Cx43是维持内皮连续性及完整性所必需的。在动脉粥样硬化发生中，存在着内皮细胞的障碍，如内皮通透性增高，内皮的不连续；另外，内皮能与循环中的白细胞经缝隙连接而诱导白细胞的趋化，促其分泌细胞因子及化学物质，从而介导动脉粥样硬化的形成。在脂多糖处理的兔缺血再灌注模型中，淋巴细胞表达Cx43，并与内皮形成缝隙连接[20]。血液中的各种内皮毒性物质(如LDL、胰岛素、高葡萄糖)也可破坏内皮间的缝隙连接形成[21]。而同样失去完整的缝隙连接，NO诱导的血管舒张作用便失去了作用[22]。
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SMC的转型(由收缩型向分泌型转变)及增生，向内膜移行及吞噬脂质是动脉粥样硬化发生的一个关键。在此过程中，正常的位于中膜的SMC，必定要摆脱缝隙连接对细胞的固定作用。利用免疫组化的研究表明，在动脉粥样硬化发生的早期，及内膜增厚期及早期斑块中，荧光斑点数目增多，但直径变小，随着病变进展，荧光斑点直径变大，但数目变少[23]。但在一些丝裂原物质的刺激下，通过Cx43的磷酸化，缝隙连接的功能是抑制的，同样SMC的体外培养表明，细胞间缝隙连接是抑制SMC增殖的。在由收缩型向分泌型转变后，SMC的Cx43表达增多达6倍，缝隙连接的直径也变大了[24]。在大鼠肝上皮细胞间，经血小板源性生长因子(PDGF)刺激后，缝隙连接解体，Cx族集成块状，体积变大，最终由溶酶体吞噬[25]。既然在丝裂原刺激下，缝隙连接是受抑制的，那与动脉粥样硬化早期病变中，荧光标记的增多是相互矛盾的。因此推测，在丝裂原物质的刺激下，Cx43被磷酸化，使原先的缝隙连接解体，从而形成两个半通道，抑制或干扰Cx43的正常转运及装配，使Cx滞留于胞浆内，因而免疫组化时荧光染色数目增多，但颗粒直径变小；到了晚期，Cx43逐渐族集成斑块状，经类似于受体介导的吞噬作用，被溶酶体吞噬而降解，故荧光染色数目减少，颗粒直径变大。Chen[26]构建了双细胞的立体网状模型来研究缝隙连接，发现族集成斑块状的缝隙连接是很少具有通讯功能的。
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循环中的单核/巨噬细胞不表达Cx43mRNA。然而原位杂交表明，来源于动脉粥样硬化病变区的单核/巨噬细胞来源的泡沫细胞则表达丰富的Cx43mRNA[27]。在动脉粥样硬化发生过程中，单核/巨噬细胞经VLA-4与内皮细胞的VCAM-1结合而粘附，从而诱导缝隙连接Cx43的表达。由此推测，缝隙连接的形成，可能与单核/巨噬细胞的锚定、趋化渗透及吞噬脂质有关。
图 连接蛋白的共同结构示意图
[ 参 考 文 献 ]
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收稿日期：1998-09-20
修回日期：2000-01-17, http://www.100md.com
单位：浙江大学医学院附属第一医院心内科， 浙江 杭州 310003
关键词：
心血管病学进展000314中图分类号：Q518.1；R541.9 文献标识码：A
文章编号：1004-3934(2000)03-0172-04
From the Structure and Function of Connexins and
Gap Junction to Cardiovascular Diseases
QIU Guo-song, CHEN Jun-zhu
, http://www.100md.com
(Department of Cardiology,The First Affiliated Hospital of Zhejiang University Medical College, Zhejiang Hangzhou 310003)
1 引言
细胞间的通讯方式可分为间接与直接方式。以体循环远程分泌、旁分泌或自分泌方式经第二信使途径完成一系列生理、生化功能的调节方式称为间接通讯；而以细胞间的缝隙连接(gap junction)为途径进行的细胞间直接的信息交流，称为直接通讯，又称缝隙连接细胞间通讯(gap junction inter-cellular communication/GJIC)。
2 缝隙连接的组成、分布与结构[1]
缝隙连接由相邻细胞膜上的两个连接子(connexon)相互锚定组成，而连接子是一个六聚体，由六个亚单位-连接蛋白(connexin/Cx)组成。连接蛋白是由十余个成员组成的一个保守大家族，分子量由26～56KD(≈2.6×104～5.6×104u)不等,可分为α-Cx和β-Cx.在啮齿类动物中,至少由13个基因编码，与其它种属有较高的同源性，各亚成员之间有50%～60%同源，主要的差别在于Cx分子的胞浆部分。
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在人类心脏组织中，连接蛋白的表达是有差别的[2](如表所示)。 组 织
主要连接蛋白
窦房结
Cx45*,Cx40
房室结
Cx45*,Cx40*,Cx46,Cx43
传导束
Cx40*,Cx43,Cx45
心 房
Cx40*,Cx43*,Cx45,Cx37,Cx46
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心 室
Cx43*,Cx45,Cx40,Cx37
连接蛋白的共同结构如图所示[1]。四个跨膜亲水片段称为M1-4，为α螺旋结构，两个胞外环(Extracellular loop)分别称为E1-2，和一个胞浆环(cytoplastic loop/CL)。连接蛋白的羧基末端与氨基末端位于胞浆内，氨基末端相对比较保守，而羧基末端则差别较大。羧基末端的丝/苏及酪氨酸残基的磷酸化/去磷酸化水平影响着缝隙连接的形成及功能状态，并能够感受胞内的信息而改变构象，从而调节缝隙连接的形成及传导性。胞外的E1与E2区各含三个半胱氨酸残基，E1区的三个半胱氨酸分别由1个和3个氨基酸残基分隔，E2区的半胱氨酸分别由4个与5个氨基酸残基分隔，但在Cx31中，后者分别由5个与5个氨基酸残基分隔，在E1环与E2环之间至少有一个二硫键连接[3]。利用位点突变技术表明，在Xenopus卵母细胞中，Cx32的E1、E2区的任一半胱氨酸残基突变都导致缝隙连接的传导性的完全阻断，E1、E2区的半胱氨酸残基单个突变导致缝隙连接功能丧失，而成对的突变或第三位半胱氨酸残基的单个突变则不影响功能[4]。而E1与E2的第一与第三位半胱氨酸互换，则传导性最高。E区形成堆栈的β-Sheet构象，E1、E2的反平行的β-Sheet结构与4个跨膜的α螺旋的顺序排列相关。
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连接蛋白可寡聚成六聚体即连接子或称半通道(hemichannel)。连接子可由单一连接蛋白组成称同聚体连接子(homometic connexon)，也可有几种连接蛋白构成异聚体连接子(heterometic connexon)，如在羊晶状体上皮间存在Cx46与Cx50的异聚体连接子。不同组合的异聚体连接子对物质的通透性具有选择性，而E2区域的相互作用与选择性通透有关。
由异聚体连接子参与组成的缝隙连接称作异型缝隙连接(heterotypic gap junction)，反之称作同型缝隙连接(homotypic gap junction)，在缝隙连接间的细胞间隙有35埃。3 缝隙连接的功能
缝隙连接的亲水孔道约1.5nm，允许分子量小于1.5 KD(≈0.15×104u)的离子、代谢物、及一些第二信使(cAMP、Ca2+、IP3)通过，通过物质交换构成GJIC。缝隙连接具有传导快、低阻抗、延搁时间短的特点，主要的生理功能有以下几个方面。
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3.1 协调细胞间活动的一致性：在心肌细胞中，它的活动具有全或无现象，细胞间收缩功能的协调是通过缝隙连接来完成的。利用Cx43基因的定标突变技术，发现突变型杂合子小鼠(Cx43-/+)较野生型(Cx43+/+)心室外膜的电传导速度降低30%～40%，QRS波复极时间明显延长[4]。在体外培养的大鼠心肌细胞中，随着细胞间的缝隙连接增多，细胞由不规则收缩趋向同步收缩。
3.2 参与信息的传递及神经冲动的传导：在一些细胞中，由于缝隙连接对细胞内第二信使如Ca2+的通透性，它能介导细胞间的信息传递。Toyofuku构建了一个模型，能同时表达Cx43与兰尼啶受体(一种胞内内质网上的Ca2+通道)的A细胞四周围以仅能表达Cx43的B细胞，从而形成缝隙连接，经机械刺激后，发现Ca2+经缝隙连接由A细胞向B细胞扩散[6]。来自胚胎小鼠的星型细胞，富含由Cx43组成的缝隙连接，利用位点突变技术产生的纯合子(Cx43-/-)和杂合子(Cx43-/+)小鼠星型细胞，机械刺激汇合的星型细胞，发现由此触发的细胞内Ca2+上升的细胞数少于培养的野生型星型细胞[7]。同样Ca2+的经缝隙连接传导在成骨细胞、软骨细胞、小鼠视网膜色素上皮细胞、胰岛素分泌细胞、羊的晶状体上皮细胞中存在[8]。
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3.3 参与细胞的分化生长与发育：同样利用Cx43缺陷的小鼠星型细胞，利用神经胶质细胞分化的标记物如神经胶质纤维原酸性蛋白和S100染色标记发现，在纯合子、杂合子及野生型星型细胞的分化都正常，但前两者的生长速度则减慢[7]。Cx43-/-纯合子小鼠出生不久即死亡[4]。在Clone9肝细胞的增殖中，由PKC导致磷酸化使缝隙连接失偶联是在G0/S期发生事件中必需的[9]。在肿瘤发生中，GJIC中断在肿瘤细胞的生长、转移中起重要作用，在肿瘤组织中，缝隙连接的数目明显减少，体外把肿瘤细胞与表达正常Cx43的正常组织细胞共同培养，则肿瘤细胞向正常分化。在生长发育过程中，一种Cx的表达可诱导或抑制其它Cx的表达，从而诱导细胞的正常分化生长。在胚胎期小鼠心脏发生中，准确的缝隙连接调节是保证心脏正常发生的关键，缺少Cx43基因的新生小鼠心脏发生异常[10]。
4 缝隙连接和心血管疾病
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在心血管系统中，心肌细胞及平滑肌细胞间存在着丰富的缝隙连接，其主要成分以Cx43为主，因此缝隙连接的功能失常将引起各种心血管疾病。
4.1 心律失常：心脏电复极的不一致是导致心律失常的一个重要原因。心肌纤维化常伴有较高的室性心律失常，其最明显的病理结果是将心肌细胞隔离开来，从而失去缝隙连接的连接，失去电复极的一致性，为折返的形成创造了条件。在有突变型的杂合子(Cx43-/+)的小鼠，心肌外膜的电位记录显示心脏电传导降低30%～40%，而单个细胞的动作电位参数在突变型与野生型之间无区别[4]。Shaw研究发现[1]，当细胞间缝隙连接下降时，心肌单一传导阻滞的易损窗时间(vulnerable window time;VWt)及易损窗电位(VWpot)分别增加4.7倍及3.6倍，从而更易出现单向传导阻滞，引起折返。另外，心肌细胞的失偶联比心肌细胞的兴奋性降低更显著引起VWt及VWpot的延长。一种人工合成的抗心律失常肽AAP10(antiarrhymic peptide)，是通过增加缝隙连接的传导性而起作用[12]。在人类心脏组织的房室结、窦房结、及传导束中，含有丰富的Cx40，各传导纤维间的缝隙连接与激动的顺利传导密切相关。利用野生染色体连锁分析，位于1号染色体1p1-1q1区间的Cx40的突变，是造成一种常染色体显性遗传的传导阻滞的候选基因[13]。
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4.2 先天性心脏病：某些先天性心脏病的发生于缝隙连接的突变或功能丧失密切相关，这种突变可以是羧基末端的缺失，或磷酸化位点的点突变为主，从而影响Cx的功能。如上所述，一种以传导阻滞及扩张性心肌病(DCM)为临床表现的罕见先天性常染色体显性遗传性心脏病可能系Cx40的突变造成的[13]。而当Cx43过度表达时，则形成小鼠的心脏及神经管的缺损[14]。在另一种罕见的心脏异位伴侧壁缺损的先天性心脏病中，发现存在S364位突变成脯氨酸，从而干扰了羧基末端的正常磷酸化调节及其受PH的调节[15]。
4.3 缺血性心脏病：心肌缺血及心肌梗死后，心律失常是最常见并且是潜在的具有生命危险的并发症。除了心肌纤维化以及低氧可以引起缝隙连接的功能障碍外，其它的具体机制尚未明了。正常的缝隙连接被限制于闰盘周围，犬心肌梗死模型的心肌免疫组化研究发现，心肌梗死区的尚存活但有变性的心肌细胞间，原先的缝隙连接发生重构，缝隙连接沿侧壁垂直族集排列，为室性心律失常形成折返环路。而远离心肌梗死部位的心肌组织的缝隙连接分布正常，但缝隙连接表面积/细胞体积比下降了47%，缝隙连接数目/细胞比下降了30%[16]。在心肌梗死愈合区的边界的心肌细胞的电传导降低，并且缝隙连接的组织方式明显不规则，缝隙连接已不限于闰盘，而广泛地分布于细胞表面[17]。
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4.4 心肌病：Cx40的突变被认为是形成一种遗传性扩张型心肌病(DCM)的一个候选基因[13]。而Cx40主要位于传导系统中，故其突变如何引起DCM的机制尚待进一步研究。在肥厚型心肌病(HCM)中，在心脏细胞排列紊乱区，闰盘排列也紊乱失去规则，缝隙连接在心肌表面随机分布，而不局限于闰盘。细胞间缝隙连接数目增多，缝隙连接形状发生异常，以及分布重构是形成心律失常的基础，也就解释了伴随HCM的心律失常产生与维持的原因[18]。
4.5 感染性心脏病：Chagas病，一种南美洲锥虫病，在拉丁美洲是引起心功能不全及心律失常的一个主要病因，其病程可以表现为急性及慢性过程。在啮齿类动物的心肌细胞培养时，给予急性感染，发现心肌细胞的同步收缩变得不规则，细胞间的缝隙连接减少，心肌细胞的电生理特性改变，动作电位时程变短，胞内Ca2+增高，α肾上腺素敏感性降低。来源于慢性感染兔的血浆经Langendorff兔心脏灌流时发现有心电图异常，细胞间Lucifer Yellow染料的交换速度与程度明显减少。因此，可能激素及体液免疫也影响着缝隙连接的功能[19]。
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4.6 动脉粥样硬化：动脉粥样硬化的病理生理本质是平滑肌细胞(DMC)的增生，及细胞外基质的过度合成。过去所重视的多是各种细胞，经细胞因子作用，经第二信使介导的间接细胞间通讯对SMC的作用，而对于SMC间的缝隙连接对动脉粥样硬化发展的作用则研究较少。
目前认为，动脉粥样硬化的发生被认为是一个类似肿瘤发生的一种良性过程。既然在肿瘤发生中，GJIC的中断是必需的，那么，缝隙连接的功能及数目的改变必然与动脉粥样硬化的发生密切相关。
正常的血管组织中，完整的内皮细胞是维持血管正常生理功能是必需的，而Cx43是维持内皮连续性及完整性所必需的。在动脉粥样硬化发生中，存在着内皮细胞的障碍，如内皮通透性增高，内皮的不连续；另外，内皮能与循环中的白细胞经缝隙连接而诱导白细胞的趋化，促其分泌细胞因子及化学物质，从而介导动脉粥样硬化的形成。在脂多糖处理的兔缺血再灌注模型中，淋巴细胞表达Cx43，并与内皮形成缝隙连接[20]。血液中的各种内皮毒性物质(如LDL、胰岛素、高葡萄糖)也可破坏内皮间的缝隙连接形成[21]。而同样失去完整的缝隙连接，NO诱导的血管舒张作用便失去了作用[22]。
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SMC的转型(由收缩型向分泌型转变)及增生，向内膜移行及吞噬脂质是动脉粥样硬化发生的一个关键。在此过程中，正常的位于中膜的SMC，必定要摆脱缝隙连接对细胞的固定作用。利用免疫组化的研究表明，在动脉粥样硬化发生的早期，及内膜增厚期及早期斑块中，荧光斑点数目增多，但直径变小，随着病变进展，荧光斑点直径变大，但数目变少[23]。但在一些丝裂原物质的刺激下，通过Cx43的磷酸化，缝隙连接的功能是抑制的，同样SMC的体外培养表明，细胞间缝隙连接是抑制SMC增殖的。在由收缩型向分泌型转变后，SMC的Cx43表达增多达6倍，缝隙连接的直径也变大了[24]。在大鼠肝上皮细胞间，经血小板源性生长因子(PDGF)刺激后，缝隙连接解体，Cx族集成块状，体积变大，最终由溶酶体吞噬[25]。既然在丝裂原刺激下，缝隙连接是受抑制的，那与动脉粥样硬化早期病变中，荧光标记的增多是相互矛盾的。因此推测，在丝裂原物质的刺激下，Cx43被磷酸化，使原先的缝隙连接解体，从而形成两个半通道，抑制或干扰Cx43的正常转运及装配，使Cx滞留于胞浆内，因而免疫组化时荧光染色数目增多，但颗粒直径变小；到了晚期，Cx43逐渐族集成斑块状，经类似于受体介导的吞噬作用，被溶酶体吞噬而降解，故荧光染色数目减少，颗粒直径变大。Chen[26]构建了双细胞的立体网状模型来研究缝隙连接，发现族集成斑块状的缝隙连接是很少具有通讯功能的。
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循环中的单核/巨噬细胞不表达Cx43mRNA。然而原位杂交表明，来源于动脉粥样硬化病变区的单核/巨噬细胞来源的泡沫细胞则表达丰富的Cx43mRNA[27]。在动脉粥样硬化发生过程中，单核/巨噬细胞经VLA-4与内皮细胞的VCAM-1结合而粘附，从而诱导缝隙连接Cx43的表达。由此推测，缝隙连接的形成，可能与单核/巨噬细胞的锚定、趋化渗透及吞噬脂质有关。
图 连接蛋白的共同结构示意图
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收稿日期：1998-09-20
修回日期：2000-01-17, http://www.100md.com