生長素釋放肽/肥胖抑制素與心房顫動炎癥發(fā)病機(jī)制相關(guān)性的研究進(jìn)展

陽坤袁 ，莊光彤 ，秦亞錄△，徐 蓮

(1.成都中醫(yī)藥大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，四川 成都 610075；2.成都中醫(yī)藥大學(xué)附屬第三醫(yī)院，成都市郫都區(qū)中醫(yī)醫(yī)院心血管病科，四川 成都 611730)

心房顫動(房顫)是一種臨床常見的心律失常，對人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。2019年，全球有5970萬人普遍患有心房顫動/心房撲動(2940萬女性和3030萬男性)[1]。目前認(rèn)為，很多心血管疾病都存在一種慢性炎癥狀態(tài)，如冠心病、高血壓、心力衰竭等，而這些疾病也是房顫的危險因素。既往研究發(fā)現(xiàn)心房細(xì)胞及間質(zhì)的炎性過程可直接引起膜電位的波動和讓心房發(fā)生重構(gòu)，導(dǎo)致房顫的發(fā)生與發(fā)展。有研究者證實，生長素釋放肽(Ghrelin)能通過抑制炎性反應(yīng)和氧化應(yīng)激，抑制心肌重構(gòu)[2]，抑制交感神經(jīng)活動[3]，維持心肌細(xì)胞電生理穩(wěn)定性等途徑，起到對心肌細(xì)胞的保護(hù)作用，減少房顫的發(fā)生和持續(xù)。本文就Ghrelin/肥胖抑制素(Obestatin)與房顫炎癥發(fā)病機(jī)制相關(guān)性的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，研究其相關(guān)性，為房顫炎癥相關(guān)發(fā)病機(jī)制提供理論基礎(chǔ)。

1 房顫的免疫炎癥發(fā)病機(jī)制

1.1 房顫和免疫炎癥的關(guān)聯(lián)房顫的特點是心房的高頻興奮，導(dǎo)致不同步的心房收縮和不規(guī)則的心室激動。研究證實，全身性或者心臟局部的炎癥都和房顫的發(fā)生和維持有很強(qiáng)的相關(guān)性。已知各種房顫的危險因素[4]都伴隨著慢性的全身性炎癥。目前研究[5]也證實房顫時心房細(xì)胞存在局部炎癥浸潤。研究發(fā)現(xiàn)，同樣在接受心臟手術(shù)的患者中，房顫患者相比于竇性心律的患者的心房心肌炎癥細(xì)胞特異性增加，以單核細(xì)胞-巨噬細(xì)胞譜系為主，這些細(xì)胞及其細(xì)胞因子可能在房顫持續(xù)中發(fā)揮作用[6]。上述的關(guān)聯(lián)性可以從免疫炎癥和房顫發(fā)病機(jī)制的關(guān)系中得到解釋。

1.2 免疫炎癥在房顫發(fā)病機(jī)制中的作用

1.2.1免疫炎癥在心房電重構(gòu)中的作用 房顫發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明，現(xiàn)有共識認(rèn)為異位放電主導(dǎo)著房顫的發(fā)生，心房重構(gòu)則決定著房顫的維持和進(jìn)展，而免疫炎癥反應(yīng)在房顫發(fā)病機(jī)制中的作用主要體現(xiàn)在心房重構(gòu)。房顫的維持和進(jìn)展過程中，心房細(xì)胞也在發(fā)生變化，早期以電重構(gòu)為主，晚期以結(jié)構(gòu)學(xué)重構(gòu)為主，這兩種重構(gòu)中都有免疫炎癥因素的參與。

心房電重構(gòu)表現(xiàn)在心房有效不應(yīng)期和動作電位縮短、動作電位傳導(dǎo)速度減慢，細(xì)胞不應(yīng)期離散度增加等特點，其基礎(chǔ)是心房細(xì)胞離子通道的改變導(dǎo)致L型鈣通道電流、鈣敏感性鉀電流、乙酰膽堿敏感性鉀電流的變化，以及蘭尼堿受體的變化導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣處理的改變[7]。免疫炎癥和心房電重構(gòu)的關(guān)系有以下幾點：①心房連接蛋白能傳遞電信號，有研究者[8]發(fā)現(xiàn)心房連接蛋白43數(shù)量的減少和炎癥有關(guān)，其機(jī)制是心房連接蛋白相關(guān)離子通道的打開影響細(xì)胞內(nèi)離子穩(wěn)態(tài)和氧化還原狀態(tài)，并通過嘌呤能信號促進(jìn)促炎癥和促纖維化過程，其選擇性離子通道功能的損害促進(jìn)了心律失常的發(fā)生。②既往動物研究證實，不同的促炎細(xì)胞因子，如白細(xì)胞介素(IL)-1β、 IL-6和腫瘤壞死因子(TNF-α)也被證明可以降低大鼠心肌細(xì)胞的L型鈣通道電流。③既往研究發(fā)現(xiàn)NF-κB可能改變鈉通道的表達(dá)，而鈉通道是產(chǎn)生電流的主要通道。④研究還證實，自主神經(jīng)系統(tǒng)的重構(gòu)和房顫的發(fā)生有關(guān)。一項臨床研究[9]發(fā)現(xiàn)對心臟手術(shù)患者進(jìn)行迷走神經(jīng)抑制，術(shù)后房顫發(fā)生率降低并減輕了炎癥。

1.2.2免疫炎癥在心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)中的作用 心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)主要表現(xiàn)為房顫發(fā)生前通常有心房擴(kuò)張和心房收縮力喪失，并伴有心房心肌成纖維細(xì)胞增殖。免疫炎癥和心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)的關(guān)系有以下幾點：①房顫時觀察到心房纖維化，其程度和房顫的進(jìn)展成正相關(guān)。既往對小鼠的研究中，TNF-α可能通過激活TGF-β/Smad2/3信號通路誘導(dǎo)心房纖維化而促成房顫。另外，最近的研究發(fā)現(xiàn)炎癥因子半乳糖凝集素-3可以作為心房纖維化的標(biāo)志物和房顫發(fā)病率的預(yù)測的生化指標(biāo)[10]。單核細(xì)胞趨化蛋白-1是一種可以招募單核細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和記憶T細(xì)胞的細(xì)胞炎癥因子，研究[11]發(fā)現(xiàn)其在房顫患者中增加，并且與循環(huán)纖維化的生物標(biāo)志物相關(guān)。②心房擴(kuò)張和收縮力喪失，可能與心肌肥厚相關(guān)的轉(zhuǎn)錄激活因子肌細(xì)胞特異性增強(qiáng)因子2 (Mef2c)水平降低有關(guān)，而有研究者[12]發(fā)現(xiàn)Mef2c能抑制炎癥反應(yīng)，而且當(dāng)小鼠血清炎癥細(xì)胞因子水平升高時，Mef2c的活性下降。③房顫還往往伴隨著血液高凝狀態(tài)，凝血因子刺激蛋白酶激活的受體，可在各種組織中引發(fā)促纖維化、促肥厚和促炎癥反應(yīng)，炎癥又會進(jìn)一步激活凝血酶。有研究者[13]發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)的凝血酶增加了小鼠房顫的發(fā)作，表明炎癥相關(guān)的活化凝血在心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)中發(fā)揮著潛在的作用。

2 Ghrelin/Obestatin系統(tǒng)

Ghrelin是由28個氨基酸組成的生長激素促分泌激素，主要由胃由胃底黏膜的X/A樣細(xì)胞分泌，它的顯著結(jié)構(gòu)特征是其第三絲氨酸殘基的?；?，由此能實現(xiàn)與受體結(jié)合的功能。以往研究表明，Ghrelin能通過直接或間接途徑刺激垂體前葉釋放生長激素，以及促進(jìn)促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)、皮質(zhì)醇和催乳素的釋放。其主要生理功能是通過增強(qiáng)大腦對食物的敏感性來調(diào)節(jié)食欲、促進(jìn)肥胖和增加體重，其機(jī)制是循環(huán)中的Ghrelin可能通過激活弓狀核腹內(nèi)側(cè)的npy神經(jīng)元，間接抑制下丘腦弓狀核腹外側(cè)的POMC神經(jīng)元，直接對抗瘦素的作用以及刺激胃蠕動和胃排空。研究發(fā)現(xiàn)Ghrelin還能直接作用于胰島β細(xì)胞，抑制葡萄糖依賴性胰島素分泌。此外，近年研究[14，15]證實Ghrelin還參與多種代謝活動，如通過外周調(diào)節(jié)增加白色脂肪的體積，肝臟脂肪的生成以及味覺敏感性的調(diào)節(jié)；還參與葡萄糖代謝、心臟負(fù)荷調(diào)節(jié)，生育、記憶、學(xué)習(xí)和獎賞相關(guān)途徑。

Obestatin是主要由胃分泌的由23個氨基酸組成多肽。人Obestatin的結(jié)構(gòu)特征為α-螺旋結(jié)構(gòu)，在Pro4和Gln15殘基之間和His19和Ala22殘基之間分別形成單螺旋結(jié)構(gòu)。除胃外，既往研究在小鼠十二指腸、空腸、結(jié)腸末端內(nèi)分泌胰腺中都發(fā)現(xiàn)了obestatin的免疫熒光染色。其生理功能包括抑制胃腸道運動，抗利尿激素的分泌和引起口渴，影響體液穩(wěn)態(tài)的控制，以及在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的作用能抑制焦慮和提高記憶，增加深度非快速運動睡眠階段。近年的研究發(fā)現(xiàn)，作為一種多效激素，obestatin還具有調(diào)節(jié)胰島素分泌、減少炎癥和細(xì)胞凋亡、促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖等效果，改善糖尿病代謝和對心臟、腎臟和骨骼肌有保護(hù)或治療作用[16]。

Obestatin和Ghrelin都來源位于3p26-p25染色體上的人類GHRL基因，其編碼一種被命名為preproghrelin的多肽，經(jīng)蛋白水解后可生成Ghrelin和Obestatin。Ghrelin可增加攝食和體質(zhì)量，促進(jìn)胃排空，而Obestatin具有抑制攝食﹑減少體質(zhì)量增加和抑制胃排空，因此Obestatin具有拮抗Ghrelin的作用。而在抗炎作用，心臟保護(hù)作用方面他們又具有類似的功效。所以，兩者不僅僅是互為拮抗劑，而是一個統(tǒng)一的系統(tǒng)。

2.1 Ghrelin對炎癥因子的調(diào)控近年研究發(fā)現(xiàn)，Ghrelin與炎性細(xì)胞、免疫細(xì)胞及炎癥反應(yīng)等密切相關(guān)，且具有抑制炎癥反應(yīng)的作用。研究證實Ghrelin可能通過抑制促炎細(xì)胞因子和IKKβ/NF-κB信號通路的激活、降低IL-6、NF-κB、TNF-α mRNA表達(dá)水平[17]、抑制JAK/STAT信號通路[18]來抑制炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡。有趣的是，在2017年的另一項研究[19]中又發(fā)現(xiàn)IL-1β至少通過NF-κB通路直接抑制Ghrelin mRNA的表達(dá)，這提示了Ghrelin和炎癥因子之間存在雙向調(diào)節(jié)關(guān)系。

另外氧化應(yīng)激也是炎癥的重要原因，彼此能互相促進(jìn)。近年研究證實，全身氧化應(yīng)激會增加血漿中的Ghrelin水平。Ghrelin可作為一種保護(hù)性抗氧化劑[20]，其機(jī)制是Ghrelin通過下調(diào)凋亡標(biāo)志物Bax、抑制細(xì)胞色素c釋放、抑制活性氧形成、提高抗氧化酶活性、降低脂質(zhì)過氧化抑制細(xì)胞凋亡。

2.2 Obestatin對炎癥因子的調(diào)控Obestatin的免疫反應(yīng)已在支持細(xì)胞、睪丸網(wǎng)、傳出管、輸精管、精囊、前列腺和精子中發(fā)現(xiàn)。既往研究還觀察到Obestatin在大鼠肌間叢和間質(zhì)細(xì)胞中的免疫反應(yīng)以及在人體組織中觀察到類似的Obestatin免疫反應(yīng)細(xì)胞分布。在其發(fā)揮作用的機(jī)制方面，研究證實Obestatin可以減少促炎性IL1-β和TNF-α的表達(dá)和存在、增加白細(xì)胞、降低髓過氧化物酶組織活性[21]，減少丙二醛組織含量以及升高超氧化物歧化酶水平。此外，Obestatin具有抗細(xì)胞凋亡作用，其作用機(jī)制涉及PI3K、PKC-epsilon、PKC-delta和ERK1/2信號通路的激活以及一氧化氮通路(NO)和可溶性鳥苷酸環(huán)化酶(sGC)/ 蛋白激酶G(PKG)通路的激活[16]。

3 Ghrelin/Obestatin系統(tǒng)與房顫的發(fā)病機(jī)制的聯(lián)系

目前絕大多數(shù)研究支持了Ghrelin/Obestatin系統(tǒng)對心血管系統(tǒng)能發(fā)揮有益作用，近年來對Ghrelin的研究相對較多，其有益作用機(jī)制可以總結(jié)為通過對心血管細(xì)胞的直接作用和對自主神經(jīng)系統(tǒng)活動的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)的[22]。但目前Obestatin的細(xì)胞內(nèi)激活通路及其在生理病理條件中的作用在很大程度上是未知的，Obestatin在心血管系統(tǒng)作用方面的研究比較有限，其對心臟的保護(hù)作用機(jī)制只揭示了其中一部分。在這些有益作用中，Ghrelin/Obestatin系統(tǒng)能改善房顫的危險因素以及改善心房重構(gòu)，進(jìn)而改善房顫的發(fā)展和維持。

3.1 Ghrelin和房顫危險因素的相關(guān)性目前的研究表明，Ghrelin對幾乎所有房顫的可控危險因素都有改善作用，包括：心力衰竭、動脈高血壓、冠狀動脈疾病、慢性阻塞性肺疾病、肥胖、睡眠呼吸暫停綜合征、以及糖尿病等[4]。生長激素促分泌受體1a (GHSR 1a)是Ghrelin的同源受體，研究發(fā)現(xiàn)，GHSR 1a在心肌細(xì)胞中表達(dá)，提示Ghrelin在心臟中也具有自分泌/旁分泌作用。研究[23]已證實，GHSR 1a的相關(guān)分子途徑，能調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞內(nèi)鈣濃度、抑制細(xì)胞凋亡前的級聯(lián)反應(yīng)和保護(hù)抗氧化損傷，而Ghrelin能增強(qiáng)內(nèi)皮和血管功能，防止動脈粥樣硬化，抑制交感神經(jīng)激動。在心肌梗死后，外源性Ghrelin能維持心功能，降低致死性心律失常的發(fā)生率，減少細(xì)胞凋亡和心室重構(gòu)，從而改善心力衰竭。高血壓也是房顫的危險因素，有研究證實，Ghrelin通過短期機(jī)制調(diào)節(jié)血壓，包括調(diào)節(jié)自主神經(jīng)系統(tǒng)和直接血管舒張藥活性，長期機(jī)制通過腎臟利尿[24]，輸注Ghrelin可通過激活一氧化氮合成酶依賴和一氧化氮合成酶獨立機(jī)制促進(jìn)外周血管舒張，從而降低血壓。慢性阻塞性肺疾病和睡眠呼吸暫停綜合征也是房顫的危險因素，在一項薈萃分析[25]中，提示補(bǔ)充外源性Ghrelin可能是體重不足的慢性阻塞性肺疾病患者的一種治療選擇。糖尿病和肥胖也是房顫的危險因素，亦有研究[26]表明Ghrelin/Obestatin系統(tǒng)能對糖尿病和肥胖有積極作用。 Ma等研究[27]更進(jìn)一步地直接發(fā)現(xiàn)房顫組患者的血清Ghrelin水平低于竇性心律組，而且房顫組患者用藥物治療后，血清Ghrelin水平顯著提高，心功能明顯改善，血清Ghrelin水平隨著心功能的變化而改變，提示較低的血清Ghrelin水平可能是房顫發(fā)生的獨立危險因素。

3.2 Obestatin系統(tǒng)和房顫危險因素的相關(guān)性對于Obestatin的研究亦能證明它和一些房顫的可控危險因素有相關(guān)性。過往研究發(fā)現(xiàn)Obestatin水平在患有缺血性心臟病的超重患者唾液中略微升高，而在患有2型糖尿病和肥胖癥的患者血清中則降低，在慢性心力衰竭和惡病質(zhì)患者以及自發(fā)性高血壓大鼠中，Obestatin水平升高，這幾種疾病都是房顫的危險因素。在其作用機(jī)制方面，Penna等[16]證明Obestatin通過激活PI3K/Akt/NO和PKG通路參與了腎上腺素能、內(nèi)皮能或I/R應(yīng)激，減輕了對大鼠心臟的過度刺激以及通過NO途徑抵消內(nèi)皮素- 1的血管收縮作用，對冠狀動脈產(chǎn)生血管舒張作用。既往研究證明Obestatin通過PKC、PI3K/Akt或ERK1/2途徑減少大鼠H9c2心肌細(xì)胞和孤立的I/R心室肌細(xì)胞的凋亡。

3.3 Ghrelin/Obestatin系統(tǒng)對房顫的維持和發(fā)展具有改善作用在心房結(jié)構(gòu)學(xué)重構(gòu)方面，炎癥和氧化應(yīng)激在心肌纖維化中起重要作用，由房顫引起的缺氧和缺血性病癥將進(jìn)一步加劇炎癥和氧化應(yīng)激反應(yīng)，Ghrelin/Obestatin系統(tǒng)可能有抗炎和抗氧化應(yīng)激作用。心肌細(xì)胞凋亡可以加重心房纖維化，由此導(dǎo)致的心肌重構(gòu)和房顫的發(fā)生和持續(xù)密切相關(guān)。有文獻(xiàn)報道Ghrelin可能通過降低血管緊張素 II1型受體的表達(dá)和抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激通路的激活，在血管緊張素 II誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡中發(fā)揮拮抗作用。另有研究者發(fā)現(xiàn)，未?；腉hrelin能通過抑制過量的膠原沉積減少心肌纖維化。最后，心臟脂肪組織可以分泌許多促炎細(xì)胞因子，堆積在心房周圍的脂肪組織數(shù)量與房顫的風(fēng)險和維持之間成正相關(guān)性[28]。而Obestatin具有調(diào)節(jié)脂肪生成的作用[29]，這更論證了Obestatin對房顫的積極作用。

在心房電重構(gòu)方面，Ghrelin可能通過影響迷走神經(jīng)傳入神經(jīng)降低心臟交感神經(jīng)活性[3]。有研究[30]發(fā)現(xiàn)，結(jié)扎大鼠左冠狀動脈30分鐘后靜脈注射Ghrelin 100 μg/kg可通過增加副交感神經(jīng)活性降低室性心動過速的發(fā)生率，其直接機(jī)制和Ghrelin通過鈣和鈉通道的功能維持動作電位有關(guān)。相比對照組，接受Ghrelin注射的大鼠保存了更多的連接蛋白-43，研究發(fā)現(xiàn)炎癥因素會導(dǎo)致心房連接蛋白-43減少，所以其間接機(jī)制可能和Ghrelin可以發(fā)揮抗炎作用有關(guān)。該研究進(jìn)一步表明，降低的Ghrelin水平可能引起心房離子通道的變化，這反過來可能增加心房細(xì)胞無序復(fù)極化的可能性并促進(jìn)房顫的發(fā)作。

4 結(jié)語與展望

綜上所述，在房顫的發(fā)生、發(fā)展和維持中炎癥起著重要作用，兩者互相促進(jìn)，導(dǎo)致房顫患者病情預(yù)后的惡化。而Ghrelin/Obestatin能發(fā)揮抗炎作用，可能在改善和防止房顫患者心房電重構(gòu)和結(jié)構(gòu)重構(gòu)方面發(fā)揮作用。推測Ghrelin/Obestatin不僅對房顫的大部分危險因素都有改善作用，還直接通過參與免疫炎癥的調(diào)控而影響房顫的發(fā)生和發(fā)展，但其具體的調(diào)控機(jī)制目前仍不清楚，需要以后更多的實驗研究證實。