Chemically induced cardiotoxicity: Role of voltage dependent ion channels.
Curr Top Membr · 2026 · 97:19-58 · PMID 42082304 · 등급6 세포·모델 종설 · 발암성 > 산화스트레스·기전 · 사람 · 제형(GBH)
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화학물질은 인간 환경 전반에 퍼져 있으며, 35만 개 이상의 합성 화합물이 의도치 않은 노출과 오염 관련 사망 원인을 감염병이나 폭력보다 초과하게 만들고 있다. 본 리뷰는 화학적으로 유발되는 심장 독성(살충제, 오염물질, 중금속 및 항암제를 포함)의 기전을 논하며, 이는 심근세포의 전압 개폐 이온 채널 변조에 중점을 두고 있으며, 이로 인해 활동 전위(AP) 역동성, 흥분-수축 결합(ECC)이 방해되고 부정맥 발생 위험이 높아진다. 주요 전류인 나트륨($\text{I}_{\text{Na}}$), 칼슘($\text{I}_{\text{CaL}}$, $\text{I}_{\text{CaT}}$), 및 칼륨($\text{I}_{\text{to}}$, $\text{I}_{\text{Kr}}$, $\text{I}_{\text{K1}}$)이 차별적으로 변화한다. 피레스로이드계 살충제(예: 델타메트린)는 후기 $\text{I}_{\text{Na}}$를 증폭시키고, AP를 연장시키며, 재분극을 유발한다. 유기염소계 화합물(예: 알드린)은 최대 $\text{I}_{\text{Na}}$를 억제하며; 유기인산염, 카바메이트 및 살균제(예: 테부코나졸)는 종종 산화 스트레스를 통해 $\text{I}_{\text{CaL}}$, $\text{I}_{\text{Na}}$, 그리고 $\text{K}^{+}$ 전류를 억제한다. 글리포세이트계 제초제는 $\text{I}_{\text{CaL}}$을 손상시키며; 설치류 살충제(예: 포스파이드)는 $\text{K}^{+}$ hERG 채널을 차단하여 브루가다 증후군을 모방한다. 환경 오염물질은 직접적인 이온 채널 차단 특성에 대한 증거는 부족하지만, 염증/섬유화(디젤 배기가스), NO/산화환원제 억제($\text{CO}$: $\text{I}_{\text{Na}}$, hERG, $\text{I}_{\text{Kr}}$), 전류 증가($\text{SO}_2$: $\text{I}_{\text{Na}}$, $\text{I}_{\text{to}}$, $\text{I}_{\text{CaL}}$), 또는 ROS-CaMKII 활성화(미세먼지)를 통해 부정맥을 유발한다. 중금속은 채널을 종류별로 약화시킨다: $\text{Pb}^{2+}$ ($\text{I}_{\text{CaL}}$), $\text{Ni}^{2+}$ ($\text{I}_{\text{CaT}}$), $\text{Cd}^{2+}$ ($\text{I}_{\text{Na}}$, $\text{I}_{\text{CaL}}$), $\text{Hg}^{2+}$ ($\text{I}_{\text{to}}$, $\text{I}_{\text{CaL}}$); Se/Zn은 결핍 또는 과잉 상태에서 $\text{K}^{+}/\text{Ca}^{2+}$ 전류를 조절한다. 항암제는 심혈관 위험을 악화시킨다: 안트라사이클린(예: 독소루비신)은 $\text{I}_{\text{CaL}}$ 및 RyR2 누출을 증가시키고; 플라티넘 화합물은 $\text{I}_{\text{Na}}$ 감소를 지연시키며; TKI(예: 이브루티닙)는 키나아제 의존적으로 광범위한 전류를 억제한다. 시험관 내/실험적 분자 데이터를 통합하여, 본 리뷰는 심장에서의 종류별 전기생리학적 영향을 매핑하고, 안전 약리학이 위험 완화에 미치는 역할을 강조하며, 만연한 화학적 위협에 대한 심혈관 회복력을 보호하기 위한 치료적, 규제적 및 공중 보건 전략에 정보를 제공한다.ORIGINAL ABSTRACT
Chemicals pervade human environments, with> 350,000 synthetic compounds driving unintentional exposures and pollution-linked deaths exceeding those from infectious diseases or violence. This review discusses the mechanisms of chemically induced cardiotoxicity (including pesticides, pollutants, heavy metals, and chemotherapeutics), emphasizing modulation of voltage-gated ion channels in cardiomyocytes, which disrupts action potential (AP) dynamics, excitation-contraction coupling (ECC), and predisposes to arrhythmogenesis. Key currents, sodium (INa), calcium (ICaL, ICaT), and potassium (Ito, IKr, IK1), are differentially altered. Pyrethroid pesticides (e.g., deltamethrin) amplify late INa, prolong AP, and trigger afterdepolarizations. Organochlorines (e.g., aldrin) suppress peak INa; organophosphates, carbamates, and fungicides (e.g., tebuconazole) inhibit ICaL, INa, and K+ currents, often via oxidative stress. Glyphosate-based herbicides impair ICaL; rodenticides (e.g., phosphides) block K+ hERG channel, mimicking Brugada syndrome. Environmental pollutants lack direct ion-channel block properties evidence but provoke arrhythmias via inflammation/fibrosis (diesel exhaust), NO/redox inhibition (CO: INa, hERG, Kir), current enhancement (SO2: INa, Ito, ICaL), or ROS-CaMKII activation (particulate matter). Heavy metals attenuates channels class-specifically: Pb2+ (ICaL), Ni2+ (ICaT), Cd2+ (INa, ICaL), Hg2+ (Ito, ICaL); Se/Zn modulate K+/Ca2+ currents in deficiency/excess. Chemotherapeutics exacerbate cardiovascular risk: anthracyclines (e.g., doxorubicin) boost ICaL and RyR2 leak; platinums delay INa decay; TKIs (e.g., ibrutinib) broadly suppress currents kinase-dependently. Integrating in vitro/experimental molecular data, this review maps class-specific electrophysiological impacts in the heart, highlighting safety pharmacology's role in risk mitigation and informing therapeutic, regulatory, and public health strategies to safeguard cardiovascular resilience against pervasive chemical threats.| 저자 | Orts, D. J. B.; Durço, A. O.; Conceição, M. R. L.; Teixeira-Fonseca, J. L.; Joviano-Santos, J. V.; Roman-Campos, D. |
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| 저널 | Current topics in membranes |
| 권·호·쪽 | 97, 19-58 |
| PMID | 42082304 |
| DOI | 10.1016/bs.ctm.2026.02.001 |
| MeSH | Humans; Cardiotoxicity; Animals; Ion Channels; Environmental Pollutants; Pesticides |