錨蛋白-B與心肌纖維化的相關性研究進展

劉宇帆，梁金銳，張鶴萍

錨蛋白-B與心肌纖維化的相關性研究進展

劉宇帆1，梁金銳1，張鶴萍1

心房顫動（房顫）是臨床上一種最常見的心律失常，2012年ESC指南提出，房顫在一般人群患病率為1%～2%，且患病率隨年齡增長而逐漸增高。隨著社會的老齡化，預計患病率在未來的50年至少增長2.5倍。房顫最嚴重的危害是中風和死亡，在65歲以上的中風患者中，近30%因房顫引起。75歲以上人群房顫發(fā)病率可達10%以上。心肌纖維化是指膠原纖維在心肌細胞外基質(zhì)的過量積聚[1]。目前研究顯示心肌纖維化（MF）在房顫的發(fā)生發(fā)展中起到極其重要的作用。錨蛋白-B（Ankyrin-B）是膜結(jié)合蛋白家族成員之一，其廣泛存在于人體細胞內(nèi)，對維持機體的正常功能具有重要作用[2,3]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，錨蛋白-B的表達缺失可導致多種類型的心律失常及心肌纖維化，但其具體分子機制尚不明確。錨蛋白-B含有死亡結(jié)構(gòu)域，該結(jié)構(gòu)域在其他蛋白中可激活核因子-κB（NF-κB），與細胞凋亡有關，但該結(jié)構(gòu)域在錨蛋白-B中的功能尚不清楚。轉(zhuǎn)化生長因子-β1（TGF-β1）的活化因子組織谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶基因的啟動子中含有NF-κB的結(jié)合位點，因而NF-κB能促進TGF-β1表達[4]，而TGF-β1為諸多因素所致心肌纖維化的共同通路，為公認的器官纖維化的最優(yōu)治療靶目標[5,6]。本文旨在論述國內(nèi)外關于錨蛋白-B與房顫心肌纖維化的相關進展，進而為房顫的防治提供一種新思路。

1　房顫的發(fā)病機制

房顫是目前臨床上一種最常見的持續(xù)性心律失常，F(xiàn)ramingham心臟研究中心發(fā)現(xiàn)，男性房顫患者5年內(nèi)死亡率為健康者的1.5倍，女性死亡率是非房顫患者的1.9倍。因此對房顫機制的研究一直是心血管領域的熱點之一。房顫的發(fā)生機制較復雜，目前主要集中在以下三方面：①經(jīng)典機制里的多發(fā)子波假說一直占據(jù)主要地位；②對房顫時心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)、電重構(gòu)、離子重構(gòu)的認識；③基因機制的研究，此外還有局灶驅(qū)動、迷走神經(jīng)叢等多種假說，但目前尚無統(tǒng)一觀點。近年來越來越多的研究表明，心肌纖維化在房顫的發(fā)生發(fā)展中具有舉足輕重的地位[7]。大量研究表明，在房顫動物模型和房顫患者心房組織中，均存在顯著的纖維化[8-10]，且通過ELISA、病理Masson染色等方法證實，膠原表達明顯增加，且表達量與房顫時程及心房內(nèi)徑密切相關[11,12]。臨床研究表明[13,14]，房顫患者較非房顫患者心房組織中纖維化明顯加重。因此，心肌纖維化被認為是房顫的重要機制之一。

心肌纖維化是指在心肌細胞外基質(zhì)中，膠原含量顯著升高、膠原纖維過量積聚或膠原成分發(fā)生改變。心肌中正常表達的主要有I型和III型兩種膠原蛋白，二者需維持一定的含量及適當比例，保證心臟組織結(jié)構(gòu)和功能的完整。心肌纖維化主要分為兩種類型：反應性纖維化和修復性纖維化。反應性纖維化是對心肌負荷或炎癥的反應，常發(fā)生于血管周圍。修復性纖維化是對心肌細胞壞死的反應，常發(fā)生于心肌的間質(zhì)。發(fā)生房顫時，兩種纖維化常合并存在。間質(zhì)纖維化會引起心肌的各向異性，平行排列的纖維間電傳導不相匹配，縮短波長的不定向阻滯，有利于折返的形成，從而為房顫的發(fā)生及維持提供了結(jié)構(gòu)基礎，在外界誘因下，極易引發(fā)房顫。

2　錨蛋白-B與心肌纖維化的相關性

Ankyrin-B是膜結(jié)合蛋白家族成員之一，其廣泛存在于人體各種細胞內(nèi)，維持機體的正常功能。2003年Mohler等[15]發(fā)現(xiàn)細胞膜錨蛋白基因ANK2突變導致一組遺傳性心律失常，且為不同類型，包括竇性心動過緩、特發(fā)性心室顫動、兒茶酚胺依賴性室性心動過速等。2007年Mohler等[16]對445例先天性心律失常和藥物誘導心律失常患者進行基因篩查，在ANK2基因發(fā)現(xiàn)了3個區(qū)域的突變，分別為血影蛋白域、死亡結(jié)構(gòu)域和C端結(jié)構(gòu)域，使錨蛋白-B功能喪失，臨床表現(xiàn)為心動過緩、房顫、藥物誘導的長QT綜合征等各種心律失常。此實驗開啟了Ankyrin-B細胞分子水平研究的熱潮。2013年Roseanne M Wolf等應用計算機構(gòu)建模型的方法全面分析了Ankyrin-B表達缺失導致的Ankyrin-B綜合征中心肌細胞發(fā)生的一系列改變。該研究結(jié)果表明Ankyrin-B雜合小鼠與野生型小鼠相比纖維化程度增加3倍，因而推斷Ankyrin-B表達缺失可導致心房結(jié)構(gòu)的重塑，從而引發(fā)心律失常?？傊瓵nkyrin-B表達缺失可從分子水平及組織水平引發(fā)房性心律失常[17-19]。但人體中Ankyrin-B表達的缺失導致心肌纖維化的程度以及這種改變與心臟疾病的關系尚不明確。雖然Ankyrin-B缺失導致心肌細胞膜離子通道的表達失衡，但其導致心肌纖維化的具體傳導通路尚不明確。

脊椎動物的錨蛋白分3類，第一類為錨蛋白-R，限制性表達在紅細胞、橫紋肌細胞及神經(jīng)元細胞內(nèi)，其編碼基因ANK1位于染色體8P11；第二類為錨蛋白-B，廣泛地表達在各種組織，其編碼基因ANK2位于染色體4q25-27；第三類為錨蛋白-G，為大分子且廣泛表達在各種組織，其編碼基因ANK3位于染色體10q21。典型的錨蛋白分為4個功能區(qū)域：N端的細胞膜結(jié)合域（MBD）、血影蛋白結(jié)構(gòu)域、死亡結(jié)構(gòu)域及C端結(jié)構(gòu)域。目前發(fā)現(xiàn)心肌錨蛋白-B可與多種膜蛋白結(jié)合，包括Na+/Ca2+交換器、Na+/K+-ATP酶和IP3受體等。

3　核因子-kB 與心肌纖維化的相關性

核因子-κB是1986年發(fā)現(xiàn)的細胞內(nèi)核轉(zhuǎn)錄因子，是細胞中信號轉(zhuǎn)導的樞紐，進行細胞內(nèi)的信息交流及綜合，參與多種細胞因子的表達，對細胞的正常存活與發(fā)展起重要作用[20]。基因的異常表達導致一些疾病，而每個基因都有各自的開關，基因開關異常導致表達異常，從而導致疾病。而NF-κB即可調(diào)控基因開關，可與多種基因啟動子特異性結(jié)合，調(diào)控轉(zhuǎn)錄及蛋白合成。NF-κB幾乎存在于所有細胞中，可調(diào)節(jié)機體的炎癥反應、免疫應答及細胞的生長。目前體內(nèi)與體外實驗均揭示，NF-κB活化可引起細胞因子、炎癥因子的過度表達，從而引發(fā)纖維化。因此推斷NF-κB可能與房顫發(fā)生過程中的心肌纖維化存在關聯(lián)。

NF-κB是由P50和P65兩個亞基組成的二聚體。在生理狀態(tài)下，P65亞基與κB的抑制蛋白（IκB）結(jié)合，以失活狀態(tài)存在于細胞質(zhì)中。當炎癥等外界因素刺激時，IκB從NF-κB二聚體上解離，NF-κB以激活狀態(tài)進入細胞核，從而啟動基因的轉(zhuǎn)錄[21,22]。2013年劉輝等對NF-κB信號通路進行深入研究，結(jié)果表明機體的氧化應激反應可激活NF-κB信號通路，進而導致體內(nèi)的免疫反應和炎癥反應，同時參與心肌的結(jié)構(gòu)重構(gòu)及電生理重構(gòu)。

4　錨蛋白-B影響心肌纖維化的潛在機制

TGF-β1是目前公認的致心肌纖維化的共同通路，為致器官纖維化的最強因子。2000年Seko Y等[23]發(fā)現(xiàn)，房顫患者中血清TGF-β1水平明顯增高。2004年Verheule等[24]在過度表達TGF-β1的轉(zhuǎn)基因小鼠中發(fā)現(xiàn)，心房組織發(fā)生選擇性間質(zhì)纖維化，而心室結(jié)構(gòu)正常，且心房肌細胞的電生理特性未發(fā)生改變。TGF-β1通過促進膠原合成來促進心房纖維化，主要通過刺激細胞合成大量細胞外基質(zhì)，抑制細胞外基質(zhì)降解酶的活性從而減少基質(zhì)的降解，可促進細胞表達α-平滑肌肌動蛋白，使其活化并發(fā)生表型轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)變?yōu)榧〕衫w維細胞，從而合成和分泌大量膠原。因此TGF-β1可能成為房顫患者未來治療的新靶點。引起TGF-β1表達增加的上游調(diào)控因子是什么呢？2008年發(fā)表于Toxicology雜志的文章表明，活化因子組織谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶基因的啟動子中含有NF-κB結(jié)合位點，因而推斷NF-κB能促進TGF-β1表達。2014年Palade P等研究表明高脂飲食大鼠可通過NF-κB途徑增加TGF-β1表達，從而增加腎臟纖維化。然而同年，Ignacio Montorfano等[25]研究表明TGF-β1在氧化應激情況下可通過引起Smad蛋白家族的磷酸化引起NF-κB的激活，調(diào)節(jié)α-SMA、FSP-1等基因的表達，使正常內(nèi)皮細胞向成纖維細胞轉(zhuǎn)化，導致III型膠原蛋白的增加，引起心房纖維化。綜上所述，在炎癥、應激等特定因素下，NF-κB與TGF-β1之間可能存在著密切的聯(lián)系，NF-κB的激活可造成TGF-β1表達明顯增加，同時TGF-β1可通過Smad蛋白磷酸化以及IkB磷酸化等途徑激活NF-κB，NF-κB與TGF-β1相互作用導致器官纖維化加重，從而引發(fā)一系列疾病，包括房顫、肺纖維化及腎功能不全等。

5　前景展望

心肌纖維化在房顫發(fā)病各個時程中起到尤為重要的作用，為房顫的發(fā)生及維持提供了相應的結(jié)構(gòu)基礎。Ankyrin-B綜合征所導致的心肌細胞分子水平及組織水平的一系列改變，主要包括細胞膜離子通道的表達失衡及心肌纖維化，導致一系列心律失常。然而Ankyrin-B綜合征致心肌纖維化的具體分子機制尚未明確。目前文獻報道，Ankyrin-B中所含的死亡結(jié)構(gòu)域可激活NF-κB，從而調(diào)控膠原基因的轉(zhuǎn)錄。TGF-β1的活化因子組織谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶基因的啟動子中含有NF-κB的結(jié)合位點。因此，推斷Ankyrin-B可能通過NF-κB途徑激活TGF-β1來調(diào)節(jié)心肌細胞的膠原代謝。相信通過未來的臨床及基礎實驗研究，明確Ankyrin-B在心肌纖維化中的作用及可能的傳導通路，揭示Ankyrin-B與心肌纖維化之間的聯(lián)系，為房顫的防治提供一種新思路和藥物作用的新靶點，無疑具有重大理論意義和應用價值。

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本文編輯：姚雪莉

R542.2

A

1674-4055(2016)10-1273-02

1100050 北京,首都醫(yī)科大學附屬北京友誼醫(yī)院心內(nèi)科

10.3969/j.issn.1674-4055.2016.10.39