鈉-葡萄糖共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2 抑制劑與心房顫動(dòng)關(guān)系的研究進(jìn)展

詹成創(chuàng)、王紅綜述，李為民審校

心房顫動(dòng)（房顫）防治迄今為止仍是一個(gè)臨床難題，據(jù)《中國(guó)心血管健康與疾病報(bào)告2020 概要》，中國(guó)的房顫患者已達(dá)487 萬(wàn)[1]，心房的老化以及隨之而來(lái)的結(jié)構(gòu)重構(gòu)、電重構(gòu)是房顫發(fā)生和維持的基礎(chǔ)，控制房顫的發(fā)生、發(fā)展本質(zhì)上需要延緩心房重構(gòu)及改善病理狀態(tài)下異常的離子轉(zhuǎn)運(yùn)。越來(lái)越多證據(jù)表明鈉-葡萄糖共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2 抑制劑（SGLT2i）可有效改善心房代謝狀態(tài)以及房顫狀態(tài)下線粒體功能和離子轉(zhuǎn)運(yùn)的異常，對(duì)其發(fā)生發(fā)展起到治療和延緩病情進(jìn)展的作用。

1 SGLT2i 與房顫發(fā)病的臨床證據(jù)

鈉-葡萄糖共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2（SGLT2）是一種高效的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體，位于腎臟近端小管，負(fù)責(zé)原尿中葡萄糖的重吸收。SGLT2i 抑制SGLT2，減少腎臟對(duì)鈉和葡萄糖的重吸收以治療2 型糖尿病。EMPAREG Outcome 研究顯示與安慰劑相比，SGLT2i 恩格列凈可降低38%的主要不良心血管事件的風(fēng)險(xiǎn)。EMPA-REG 試驗(yàn)的亞組分析顯示與非房顫患者相比，使用恩格列凈對(duì)房顫患者尤其有利[2]。DECLARE-TIMI 58 試驗(yàn)顯示，達(dá)格列凈降低了2 型糖尿病高危患者房顫事件發(fā)生率[3]。一項(xiàng)納入超過(guò)15 萬(wàn)例患者的隊(duì)列研究表明，接受SGLT2i 治療的2 型糖尿病患者發(fā)生房顫的可能性較小[4]。一項(xiàng)納入2014～2019 年發(fā)表的10 項(xiàng)研究的Meta 分析顯示SGLT2i 治療后房顫發(fā)生顯著減少。越來(lái)越多的證據(jù)表明，SGLT2i 的心臟保護(hù)作用不依賴于其降糖特性[5]。SGLT2i 能夠平衡Na+和Ca2+穩(wěn)態(tài)，改善線粒體功能，其對(duì)房顫的防治機(jī)制是多方面的。結(jié)合既往的研究[6]，本文總結(jié)了STLT2i 對(duì)房顫的治療機(jī)制如圖1。

圖1 離子紊亂、線粒體功能障礙導(dǎo)致的心房顫動(dòng)以及SGLT2i 對(duì)其治療作用

2 Na+、Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)障礙與房顫

離子轉(zhuǎn)運(yùn)是心肌細(xì)胞電活動(dòng)的基礎(chǔ)，離子轉(zhuǎn)運(yùn)障礙與心律失常密切相關(guān)。而大量研究證實(shí)，Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)與房顫關(guān)系最密切。研究表明細(xì)胞質(zhì)內(nèi)高水平的Na+可通過(guò)Na+-Ca2+交換體（NCX）限制Ca2+的外流甚至?xí)捶较虼龠M(jìn)Ca2+內(nèi)流[7]。胞漿內(nèi)高Na+水平通過(guò)NCX 途徑增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載，而Ca2+超載可導(dǎo)致心肌舒張功能障礙，增加心肌細(xì)胞興奮性，最終導(dǎo)致心功能障礙和心律失常。因此，細(xì)胞內(nèi)高鈉環(huán)境是心律失常產(chǎn)生的重要因素，而SGLT2i 能夠有效降低細(xì)胞內(nèi)的高鈉環(huán)境，減少心律失常，尤其減少房顫的易感性及發(fā)生率。房顫患者的心房肌細(xì)胞Na+、Ca2+的轉(zhuǎn)運(yùn)障礙與房顫的發(fā)生密切相關(guān)。Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)障礙導(dǎo)致心房觸發(fā)活動(dòng)增加，電傳導(dǎo)異常以及心房電重構(gòu)[8]。房顫可激活鈣/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶2（CaMK Ⅱ），活化Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白加速肌漿網(wǎng)Ca2+釋放導(dǎo)致心房肌觸發(fā)活動(dòng)增加，而觸發(fā)活動(dòng)是房顫形成的關(guān)鍵機(jī)制[9]。房顫導(dǎo)致晚鈉電流增加進(jìn)而激活NCX，增加細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平。房顫可誘導(dǎo)鈉氫交換體（NHE）表達(dá)上調(diào)。動(dòng)物研究證實(shí)在房性心動(dòng)過(guò)速誘導(dǎo)的犬模型中NHE 上調(diào)，NHE1 抑制劑可阻止心房有效不應(yīng)期的縮短，延緩心房收縮功能的惡化[10]。推測(cè)獲益可能與NHE1 抑制劑有效降低了細(xì)胞質(zhì)中的Na+水平有關(guān)。

3 SGLT2i 抑制NHE、CaMKII 的活性以延緩房顫進(jìn)展

SGLT2i 抑制近端小管SGLT2 減少腎臟對(duì)Na+和葡萄糖重吸收。研究顯示達(dá)格列凈能顯著降低皮膚組織中Na+的含量[11]，經(jīng)達(dá)格列凈治療的2 型糖尿病大鼠模型INa-L顯著降低，達(dá)格列凈還可降低離體心室肌細(xì)胞中的Na+、Ca2+水平[12]，且該效應(yīng)不受細(xì)胞外葡萄糖水平的影響。心肌細(xì)胞無(wú)SGLT2受體，因此該研究提示達(dá)格列凈可能通過(guò)某種未知的機(jī)制調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞的離子轉(zhuǎn)運(yùn)。用NHE1 抑制劑預(yù)處理心肌細(xì)胞可以消除達(dá)格列凈的上述作用，提示達(dá)格列凈可作用于NHE1 以降低心肌細(xì)胞中Na+水平。在衰老及房顫的心臟中NHE 的活性顯著上調(diào)，該變化可以導(dǎo)致Na+超載進(jìn)而促進(jìn)房顫的發(fā)生[13]。以上研究顯示，SGLT2i 可以通過(guò)改善心房NHE 活性上調(diào)引起的Na+超載預(yù)防房顫。因此，作用NHE 以降低心肌細(xì)胞中的Na+水平是SGLT2i 在房顫治療中的重要機(jī)制。SGLT2i 還可激活磷酸腺苷激酶（AMPK）參與房顫的防治，有研究顯示達(dá)格列凈能夠增加AMPK 的活性以減少心臟成纖維細(xì)胞中NHE1 mRNA 的表達(dá)。綜合上述研究，NHE 是SGLT2i 新的作用靶點(diǎn)。

SGLT2i 抑制NHE 可能會(huì)逆轉(zhuǎn)心房重構(gòu)，并通過(guò)抑制異常下游NHE 信號(hào)傳導(dǎo)減少維持房顫發(fā)生的底物。然而另有研究表明抑制NHE1 并不能夠阻止房顫的發(fā)生[14]。一些研究表明，給予SGLT2i 可以迅速改善心力衰竭（心衰）患者的心功能。另有研究顯示2 型糖尿病合并舒張功能障礙的患者應(yīng)用恩格列凈可以迅速并持續(xù)改善心臟的舒張功能，且心臟舒張功能的改善并不依賴血流動(dòng)力學(xué)的改變。在心衰患者的心室肌中，恩格列凈能顯著改善舒張期的心室肌張力，而并不影響心臟在收縮期的張力[15]，該研究很可能為SGLT2i 在舒張性心衰的應(yīng)用提供理論依據(jù)。研究還顯示麻醉狀態(tài)下，靜脈注射恩格列凈于射血分?jǐn)?shù)保留的大鼠心衰模型體內(nèi)，可以顯著改善大鼠心室舒張功能，而收縮功能并未受到影響。據(jù)此推測(cè)，SGLT2i 很可能作用于心室肌的Ca2+調(diào)控。然而，其通過(guò)何種靶點(diǎn)參與心肌細(xì)胞Ca2+調(diào)控目前尚不明確。

深入研究發(fā)現(xiàn)，在鏈脲霉素誘導(dǎo)的大鼠糖尿病模型中觀察到，接受長(zhǎng)達(dá)4 周的恩格列凈治療后心肌細(xì)胞的Ca2+調(diào)節(jié)紊亂得到顯著的改善。肌漿網(wǎng)的Ca2+泄漏得到改善，使肌漿網(wǎng)內(nèi)Ca2+得到恢復(fù)。隨后的研究表明，恩格列凈通過(guò)使絲氨酸2 808 位點(diǎn)磷酸化RyR2（RyR2-pS2808）的減少和肌漿網(wǎng)Ca2+-ATP 酶2a（SERCA2a）蛋白表達(dá)的增加調(diào)節(jié)病理狀態(tài)下心肌細(xì)胞的Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)以改善心臟功能。心衰患者的心室肌細(xì)胞置于恩格列凈中24 h 可顯著降低CaMK Ⅱ的活性[16]，因此，CaMK Ⅱ過(guò)度活躍對(duì)衰竭心室肌細(xì)胞Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)的不利影響被SGLT2i 逆轉(zhuǎn)。但急性（30 min）恩格列凈暴露并沒(méi)有改變CaMK Ⅱ活性，也沒(méi)有改善衰竭心室肌細(xì)胞的Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)障礙，而升高的胞漿Na+水平被減弱。因此有學(xué)者認(rèn)為恩格列凈不太可能直接抑制CaMK Ⅱ或RyR2 的活性，更可能是通過(guò)減弱Na+超載而抑制CaMK Ⅱ或RyR2的活性[16]。CaMKⅡ的激活可促進(jìn)心肌壞死，凋亡以及成纖維細(xì)胞增殖，是細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載及心房重構(gòu)的重要病理環(huán)節(jié)；而Ca2+超載是促進(jìn)和維持房顫形成和發(fā)展的重要機(jī)制。SGLT2i 對(duì)CaMK Ⅱ表現(xiàn)出抑制性作用是其治療房顫的主要機(jī)制之一。心房肌纖維化是房顫維持的重要因素[17]。研究顯示SGLT2i 可改善患者和動(dòng)物模型的心臟纖維化和心肌重塑[18-19]，研究還表明恩格列凈顯著降低了2 型糖尿病大鼠模型電刺激誘發(fā)房顫的發(fā)生率。其機(jī)制與恩格列凈改善心房結(jié)構(gòu)及電重構(gòu)有關(guān)。多項(xiàng)研究表明，CaMK Ⅱ級(jí)聯(lián)調(diào)控Ca2+可能在房顫心房重構(gòu)中發(fā)揮重要作用[20]。恩格列凈還可降低NLRP3 水平，進(jìn)而減輕心衰小鼠的炎癥反應(yīng)，延緩心臟纖維化和重構(gòu)[21]。接受達(dá)格列凈治療可改善2 型糖尿病患者的全身代謝指標(biāo)，減少心外膜脂肪組織（EAT），而EAT 體積與房顫的發(fā)生率和嚴(yán)重程度密切相關(guān)。

4 SGLT2i 改善心臟代謝延緩房顫進(jìn)展

EAT 是導(dǎo)致房顫發(fā)生發(fā)展的重要原因，脂肪細(xì)胞可以直接調(diào)節(jié)左心房細(xì)胞的電生理特性和離子電流進(jìn)而誘發(fā)心律失常。將左心房心肌細(xì)胞與脂肪細(xì)胞共培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)，脂肪細(xì)胞可使左心房細(xì)胞的動(dòng)作電位時(shí)程增加90%[22]。脂肪細(xì)胞同時(shí)導(dǎo)致心房的結(jié)構(gòu)重構(gòu)。位于心外膜的脂肪細(xì)胞可以分泌脂肪細(xì)胞因子，影響心房肌細(xì)胞生理特性。EAT 細(xì)胞還可分泌激活素A、金屬基質(zhì)蛋白酶以及轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β2 促進(jìn)心房肌纖維化[23]；研究還發(fā)現(xiàn)患者EAT含量與血清中金屬基質(zhì)蛋白酶2 正相關(guān)。EAT 會(huì)浸潤(rùn)心房肌，使心房肌去極化發(fā)生改變進(jìn)而影響心房肌電活動(dòng)的傳導(dǎo)。在房顫患者中，大多數(shù)心房可見(jiàn)EAT 浸潤(rùn)、纖維化和炎性浸潤(rùn)[24]。

SGLT2i 能夠改善心房肌脂肪浸潤(rùn)，減少EAT厚度。臨床研究表明，EAT 可分泌大量炎癥因子，如纖溶酶原激活物抑制物-1（PAI-1）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）。達(dá)格列凈能夠顯著減少EAT 體積，同時(shí)降低全身炎癥指標(biāo)[25]。SGLT2i 減少EAT 的沉積可改善心房肌的脂肪浸潤(rùn)，同時(shí)抑制脂肪細(xì)胞分泌的炎癥因子及促纖維化因子，改善心房肌纖維化，維持心房肌正常的電活動(dòng)傳導(dǎo)。心房肌纖維化及因脂肪組織浸潤(rùn)造成電信號(hào)傳導(dǎo)紊亂是房顫產(chǎn)生和維持的重要理論基礎(chǔ)，而SGLT2i 能夠減輕EAT 釋放的促炎、促纖維化因子，同時(shí)減輕EAT 的心肌浸潤(rùn)，以有效阻止心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)所致房顫的發(fā)生及惡化。

5 SGLT2i 調(diào)節(jié)線粒體功能及動(dòng)力學(xué)與房顫

Ca2+是線粒體代謝的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，線粒體Ca2+單向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（MCU）主要負(fù)責(zé)舒張期細(xì)胞質(zhì)Ca2+的攝取。在冠狀動(dòng)脈結(jié)扎的梗死后重塑的大鼠模型中，觀察到NHE1 的過(guò)度激活與線粒體Ca2+超載有關(guān)，Ca2+超載進(jìn)一步促進(jìn)線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔（MPTP）開(kāi)放增加線粒體脆性。Ca2+作為第二信使，參與線粒體三羧酸循環(huán)（TAC）；同時(shí)Ca2+是ATP合酶和丙酮酸脫氫酶、異檸檬酸脫氫酶、α-酮戊二酸脫氫酶等酶激活的關(guān)鍵分子。因此，線粒體的Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)失調(diào)會(huì)減弱整個(gè)呼吸鏈中的電子傳遞，減少ATP 的產(chǎn)生。另一方面，Ca2+依賴的還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸可以進(jìn)一步生成還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）,以清除累積的活性氧自由基（ROS），通過(guò)維持還原型谷胱甘肽來(lái)維持氧化和抗氧化之間的平衡。Ca2+還能直接激活過(guò)氧化氫酶和谷胱甘肽還原酶，降低過(guò)氧化氫，增強(qiáng)超氧化物歧化酶活性[26]。由Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)障礙造成的心房肌能量匱乏以及心房肌ROS 增加都是房顫發(fā)生發(fā)展的促進(jìn)因素。SGLT2i 會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞處于相對(duì)低鈉的環(huán)境，上調(diào)細(xì)胞對(duì)Ca2+的轉(zhuǎn)運(yùn)能力。

房顫的形成與線粒體代謝障礙引起的ROS 積累和氧化應(yīng)激密切相關(guān)，線粒體功能障礙通過(guò)心房肌細(xì)胞Ca2+信號(hào)通路參與房顫[27]。Ca2+超載通過(guò)增強(qiáng)進(jìn)入呼吸鏈的電子流和抑制鏈上的復(fù)合物Ⅰ和Ⅲ來(lái)加速ROS 的產(chǎn)生。增加的ROS 氧化Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白如RyR2 和CaMK Ⅱ，誘導(dǎo)這些蛋白過(guò)活化，破壞Ca2+穩(wěn)態(tài)[20]。Ca2+穩(wěn)態(tài)的破壞進(jìn)一步促進(jìn)線粒體內(nèi)ROS 的產(chǎn)生，導(dǎo)致惡性循環(huán)。因此，健康的線粒體功能是預(yù)防房顫形成及發(fā)展的關(guān)鍵因素。線粒體在融合的過(guò)程中如果出現(xiàn)障礙導(dǎo)致融合過(guò)程中斷則會(huì)引起線粒體代謝紊亂以及能量匱乏[28]。線粒體融合減少或分裂增加會(huì)導(dǎo)致房顫相關(guān)性線粒體功能障礙。線粒體動(dòng)力學(xué)受Ras GTPases 的一個(gè)亞家族調(diào)節(jié)，而該家族是Ca2+依賴性的[29]。Ca2+超載可阻止線粒體的運(yùn)動(dòng)，破壞線粒體動(dòng)力學(xué)。MCU 主要負(fù)責(zé)舒張期線粒體對(duì)細(xì)胞質(zhì)Ca2+的攝取，MCU 的部分阻斷或下調(diào)可能通過(guò)阻止線粒體Ca2+內(nèi)流而減弱心房重構(gòu)[30]。

目前研究認(rèn)為線粒體代謝的改善是SGLT2i 治療心臟疾病的機(jī)制之一，研究表明SGLT2i 可以改善房顫的線粒體代謝障礙和線粒體動(dòng)力學(xué)。在高脂飲食小鼠模型中，卡格列凈通過(guò)改善脂肪組織中的線粒體功能和脂肪酸氧化來(lái)改善肥胖相關(guān)的代謝紊亂[31]；另有研究表明，達(dá)格列凈顯著降低肥胖大鼠腦線粒體ROS 的產(chǎn)生和線粒體膜去極化[32]。SGLT2i還能改善線粒體融合和裂變異常。Drp1S616 位點(diǎn)磷酸化水平的升高和S637 位點(diǎn)磷酸化水平的降低是心肌損傷導(dǎo)致線粒體裂變過(guò)度活躍的有力指標(biāo)，研究表明恩格列凈增加AMP/ATP 比例以激活A(yù)MPK，AMPK 可降低Drp1 在S616 位點(diǎn)的磷酸化，同時(shí)增強(qiáng)了S637 位點(diǎn)的磷酸化，進(jìn)而抑制異常線粒體分裂。使細(xì)胞代謝恢復(fù)，改善糖尿病小鼠心肌微血管損傷[33]。恩格列凈還通過(guò)抑制線粒體內(nèi)膜解耦聯(lián)，減少ROS 的產(chǎn)生和線粒體Ca2+超載來(lái)改善復(fù)合物Ⅰ和 Ⅱ的呼吸活動(dòng)。高脂飲食導(dǎo)致小鼠線粒體融合蛋白2 表達(dá)降低，導(dǎo)致腎小管細(xì)胞擴(kuò)張和脫落，經(jīng)伊格列凈處理細(xì)胞16 周后，這些改變發(fā)生了逆轉(zhuǎn)[34]。最近有研究表明SGLT2i 可以使損傷的線粒體功能恢復(fù)，改善心房電重構(gòu)和結(jié)構(gòu)重構(gòu)，并預(yù)防2 型糖尿病大鼠模型房顫的發(fā)生[35]。大鼠實(shí)驗(yàn)證實(shí)心房增大房顫的誘發(fā)率增加，而恩格列凈治療8 周后，大鼠擴(kuò)大的心房?jī)?nèi)徑顯著改善。糖尿病大鼠的心房組織線粒體呼吸功能、線粒體膜電位和能量合成障礙。恩格列凈通過(guò)上調(diào)過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體1α，核呼吸因子-1 和線粒體轉(zhuǎn)錄因子A 的表達(dá)來(lái)減輕線粒體的生物功能障礙，這三種信號(hào)分子是線粒體DNA 轉(zhuǎn)錄的重要組成部分并且調(diào)控ATP 的合成。ATP 合成減少可加速房顫個(gè)體的心房重構(gòu)[36]。因此，最新研究指出SGLT2i 改善線粒體功能，是預(yù)防2 型糖尿病相關(guān)性房顫發(fā)生的重要機(jī)制[35]。

6 總結(jié)與展望

SGLT2i 在房顫的治療上表現(xiàn)了理想的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床試驗(yàn)效果。但作為降糖新藥，SGLT2i 對(duì)線粒體功能的改善尚未有更深入的研究。根據(jù)現(xiàn)有的研究顯示，SGLT2i 很可能通過(guò)阻斷 NHE，調(diào)節(jié)線粒體Na+和Ca2+水平以改善房顫患者的線粒體功能，以及增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)Ca2+的轉(zhuǎn)運(yùn)，降低細(xì)胞內(nèi)的鈣離子水平以抑制房顫致病因子如CaMK Ⅱ、RyR2 的活性，激活A(yù)MPK，增加ATP 的合成，延緩心房重構(gòu)。SGLT2i 在房顫治療機(jī)制的研究已取得了較充分的進(jìn)展。相信隨著更多來(lái)自于基礎(chǔ)及臨床的證據(jù)公布，SGLT2i 會(huì)成為房顫治療的另一策略。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突