中华神经科杂志

CHINESE JOURNAL OF NEUROLOGY

1999年第32卷第2期Volume32No.2 1999

王维治黄煜敏

关键词：钙通道 vGC RYR 神经肌肉疾病

近10年来由于分子生物学、分子遗传学的进展和钙通道研究的进步, 人们对钙通道与神经肌肉病关系的认识也在逐渐深入。

一、钙通道

钙通道分为两大类：(1) 钙进入通道：钙从细胞外进入细胞内, 包括由去极化开放的电压门钙通道(voltage-gated calcium channels, VGC)，由化学信息，如谷氨酸开放的配体门钙通道(ligand-gated calcium channels, LGC)和由于细胞内钙储存耗尽而激活的容量钙进入通道(capacitative calcium entry channels, CCE)；(2) 钙释放通道：使细胞内钙从细胞器储存部位进入细胞浆中, 包括ryanodine受体(RYR)和1，4，5-三磷酸肌醇受体^［1］。VGC和RYR均涉及神经系统疾病。

1. VGC是相对分子质量为（30～230）×10³的蛋白亚单位异构体^［1］，异构体产生不同的通道亚型, 每个α₁ 亚单位由6个穿膜片段组成4个同源功能区，形成穿膜孔及表达大多数药物结合部位的通道。辅助亚单位包括跨膜α₂-δ复合物, 可增加钙电流强度和结合抗惊厥药物gabapentin。细胞浆β亚单位可调整通道的电流强度、电压依赖性、激活与失活特性等。

钙通道亚型不同的电生理和药理特性与α₁亚单位结构不同有关^［2］。持久型(L型)钙通道在各种心血管、内分泌和神经组织中表达，并参与肌肉收缩和激素释放。L型通道含α_1S、α_1C和α_1D型亚单位，对二氢吡啶类药物如硝苯吡啶、尼莫地平, 异搏定和地尔他卓敏感。α_1S亚单位仅在骨骼肌上表达；α_1C和α_1D亚单位则在神经元上表达。短暂型(T型)钙通道低电压即可激活, 在心肌和神经元上表达。新的钙通道拮抗剂mibefradil易阻断T型钙通道。N 型(非L非T型)通道含α_1B亚单位，可被美洲锥形食肉蜗牛的肽毒素和ω-毒素GVIA、MVIIA所阻断。P(浦肯野细胞)型和Q型通道含α_1A亚单位，两者密切相关，均可被美洲蜘蛛agelenposis aperta毒液ω-agatoxin IVA阻断。N型和P/Q型通道主要位于神经元，特别是突触前末梢，并主要参与神经递质释放^［3］。

2. ryanodine受体RYR一词, 源于其可与植物生物碱ryanodine相互作用。RYR是由4个完全相同的蛋白亚单位组成, 每个亚单位的相对分子质量约为550×10^3［4］。在人类发现有3类RYR, RYR1主要存在于骨骼肌, RYR2见于心肌, RYR3见于脑。肌纤维膜去极化时, 骨骼肌和心肌的肌浆网中RYR释放钙进入细胞浆中，产生兴奋-收缩偶联。这一过程由肌膜动作电位通过横小管系统传布来完成, 横小管系统是一种肌膜皱褶, 在特定区域(三联系统)与肌浆网接触。横小管的L型钙通道与肌浆网的RYR相互作用, 以促进钙的释放。L型钙通道和RYR偶联也发生在神经元中^［5］。RYR药理作用十分复杂, 其活性受多种配体影响, 包括激活剂(钙和低浓度的RYR、环二磷酸腺苷-核糖、咖啡因和氟烷)和抑制剂(钙和高浓度的RYR、钌红和硝苯呋海因)等^［4］。

二、钙通道与神经遗传性疾病

在人类已鉴定了9种VGC亚单位基因和3种RYR基因, 其变异型与多种神经疾病有关^［3］。迄今, 所有遗传性钙通道病均为常染色体显性遗传, 通常表现蛋白质功能改变, 而不是简单缺失。可表现为多种突变, 如单核苷酸替换的错义突变而产生长度正常但功能异常的蛋白质；移码和拼接位点突变导致过早终止和产生截短的蛋白质；三核苷酸重复序列扩增等^［6］。掌握与某一通道功能区有关的突变位点, 有助于推测某种特定的突变如何通过改变电压敏感性、离子选择性、渗透性或失活特性来影响通道的活动。

1. 低钾性周期性麻痹(hypokalemic periodic paralysis)是常染色体显性遗传病, 儿童或成年早期发病, 为发作性躯干和肢体无力，持续数小时或数天, 延髓肌、呼吸肌和心肌通常不受累。发作时常伴血清钾降低，补钾和醋氮酰胺治疗有效。该病至少有3种不同核苷酸替换, 引起CACNL1A3基因上推测为电压敏感性的片段发生错义突变，此基因编码骨骼肌二氢吡啶受体上的α_1S亚单位^［7］, 二氢吡啶受体是电压感受器和L型钙通道^［8］。这种突变可通过干扰去极化信号传递给肌浆网中RYR而损伤兴奋-收缩偶联，但该病的发作性和低钾现象却无法解释。但某些病例并不与CACNL1A3位点连锁，显示了低钾性周期性麻痹遗传的异质性^［9］。

2. 家族性偏瘫型偏头痛(familial hemiplegic migraine)是一种显性遗传综合征, 头痛伴有偏瘫先兆, 一级亲属中至少有1人同样发作。发作通常始于儿童期或青春期, 典型者为短暂性偏瘫, 持续数小时至数天, 但有时可呈持续性。也可发生眼颤、共济失调和小脑萎缩等。约50%家族与19号染色体短臂上的一个位点连锁^［10］。已鉴定了CACNL1A4基因的4种错义突变，此基因编码P/Q电压门钙通道的α_1A亚单位^［11］。这些突变可能通过改变电压敏感性、离子选择性或渗透性、通道失活特性影响通道功能。小鼠直立基因中一种相似的错义突变可产生蹒跚(tg)表型，表现失神发作、运动性痫性发作和共济失调^［12］。P/Q型通道功能损害所致的5-羟色胺释放缺陷, 可能提供CACNL1A4突变和偏瘫型偏头痛发病间的联系。

3. 发作性共济失调2型(episodic ataxia type 2)是常染色体显性遗传病，表现共济失调、眼颤、构音不清和眩晕, 可呈进行性。发作性眼颤和小脑萎缩常见。儿童后期或青春期发病，常因应激、运动或疲劳诱发，持续数小时至数天。约50%患者有偏头痛症状, 包括基底动脉型偏头痛。醋氮酰胺治疗有效。与发作性共济失调1型相比，无肌纤维颤搐。本病与家族性偏瘫型偏头痛的同一基因CACNL1A4突变有关^［11］, 移码和拼接位点突变可导致过早终止，产生截短和无功能性通道。突变严重者表现失神发作、严重的共济失调和早亡。

4. 脊髓小脑共济失调6型(spino-cerebellar ataxia 6, SCA6)为常染色体显性遗传病。SCA1～7型均表现逐渐进行性全小脑功能障碍, 多于成年发病，可伴或不伴有认知功能、眼、锥体系、锥体外系和周围神经受累。已发现多处位点基因缺损, 病变本质已明了, 是由编码多聚谷氨酰胺系统的CAG三核苷酸重复序列扩增所致。三核苷酸CAG、CGG或GAA重复序列扩增被证实是数种神经疾病的原发病因，其中CAG重复扩增与神经退行病变有关, 均为晚发性和进行性中枢神经元退变。但机制不清, 可能与参与细胞死亡程序的蛋白作用有关, 亦可能与转谷氨酰胺酶转变为毒性代谢产物后的破坏作用, 及肽类的异常堆积有关^［13］。在一些SCA6家族中, CAG重复序列扩增影响CACNL1A4基因, CAG重复序列从正常的4～16个增加至21～27个^［14］。症状出现于40～50岁，可进展20～30年。临床特点包括眼颤、构音困难、肢体和步态共济失调、振动觉和位置觉损害, 病程晚期可出现吞咽困难。影像学显示小脑萎缩, 尸体解剖显示小脑和脑干萎缩, 伴有蒲肯野细胞、颗粒细胞、齿状核和下橄榄核神经元丧失。

5. 中央轴空症(central core disease)是一种先天性非进行性常染色体显性遗传性肌病。临床特点是婴儿或儿童期出现肌张力低下和近端肌无力, 腱反射减弱或消失, 骨骼肌和心肌异常，易出现恶性高热。在有或无恶性高热的中央轴空症家族中都有骨骼肌RYR错义突变的报道^［15］。

三、钙通道与神经免疫病及其他疾病

1． Lambert-Eaton综合征：表现为肢体近端无力、腱反射减弱和消失、植物神经功能紊乱等。重频神经电刺激反应性增加，提示为神经肌肉接头突触前病损。运动神经末梢超微结构检查显示ACh释放位点(活动带)数量减少，活动带颗粒成簇或排列紊乱。多数患者伴有癌肿，特别是小细胞肺癌；或伴有自身免疫病。本病是由抗钙通道自身抗体介导的副肿瘤疾病, 血浆交换或免疫抑制治疗有效。钙通道也在肺癌细胞上表达，并可被患者的IgG阻断^［16］, 因此，抗体很可能原本是针对肿瘤细胞上钙通道决定簇的。95%本病患者的血清中可发现抗P/Q型抗体，此通道是神经肌肉接头处ACh释放的主要通道亚型。在其他副肿瘤神经疾病、无神经系统合并症的全身肿瘤及肌萎缩侧索硬化症的患者中也可发现抗P/Q和抗N型通道抗体，但阳性率低, 且滴度也低^［17］。

2. 重症肌无力(MG)：自身抗体的主要靶器官是烟碱型乙酰胆碱受体(AChR)，约50%有胸腺肿瘤的MG患者存在RYR抗体。这些抗体与胸腺瘤上皮细胞的决定簇起交叉反应, 并可能与肌无力症状的严重性有关^［18］。

3. 肌萎缩侧索硬化(ALS)：系上、下运动神经元变性而产生肌无力和肌萎缩。家族性病例占10%, 呈常染色体显性遗传, 也有常染色体隐性遗传者。约20%常染色体显性患者是由于染色体21q22.1位点上铜/锌过氧化物歧化酶(SOD-1)基因突变所致。现已发现至少有22种这类突变，多数为单氨基酸替换，但有1种是3个氨基酸插入。散发性ALS可能有几种病因，包括与谷氨酸转移缺陷有关的兴奋毒性^［3］。有人认为ALS是一种由抗VGC抗体引起的自身免疫病，该抗体激活钙内流, 导致细胞内钙超载和神经元坏死^［19］。但ALS 的自身