劉宇帆，梁金銳，張鶴萍

錨蛋白-B與心肌纖維化的相關(guān)性研究進(jìn)展

劉宇帆1，梁金銳1，張鶴萍1

心房顫動(dòng)（房顫）是臨床上一種最常見(jiàn)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(zhǎng)而逐漸增高。隨著社會(huì)的老齡化，預(yù)計(jì)患病率在未來(lái)的50年至少增長(zhǎng)2.5倍。房顫最嚴(yán)重的危害是中風(fēng)和死亡，在65歲以上的中風(fēng)患者中，近30%因房顫引起。75歲以上人群房顫發(fā)病率可達(dá)10%以上。心肌纖維化是指膠原纖維在心肌細(xì)胞外基質(zhì)的過(guò)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(xì)胞內(nèi)，對(duì)維持機(jī)體的正常功能具有重要作用[2,3]。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，錨蛋白-B的表達(dá)缺失可導(dǎo)致多種類(lèi)型的心律失常及心肌纖維化，但其具體分子機(jī)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(xì)胞凋亡有關(guān)，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(zhǎng)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(dòng)子中含有NF-κB的結(jié)合位點(diǎn)，因而NF-κB能促進(jìn)TGF-β1表達(dá)[4]，而TGF-β1為諸多因素所致心肌纖維化的共同通路，為公認(rèn)的器官纖維化的最優(yōu)治療靶目標(biāo)[5,6]。本文旨在論述國(guó)內(nèi)外關(guān)于錨蛋白-B與房顫心肌纖維化的相關(guān)進(jìn)展，進(jìn)而為房顫的防治提供一種新思路。

1　房顫的發(fā)病機(jī)制

房顫是目前臨床上一種最常見(jiàn)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(duì)房顫?rùn)C(jī)制的研究一直是心血管領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。房顫的發(fā)生機(jī)制較復(fù)雜，目前主要集中在以下三方面：①經(jīng)典機(jī)制里的多發(fā)子波假說(shuō)一直占據(jù)主要地位；②對(duì)房顫時(shí)心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)、電重構(gòu)、離子重構(gòu)的認(rèn)識(shí)；③基因機(jī)制的研究，此外還有局灶驅(qū)動(dòng)、迷走神經(jīng)叢等多種假說(shuō)，但目前尚無(wú)統(tǒng)一觀點(diǎn)。近年來(lái)越來(lái)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(dòng)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(guò)ELISA、病理Masson染色等方法證實(shí)，膠原表達(dá)明顯增加，且表達(dá)量與房顫時(shí)程及心房?jī)?nèi)徑密切相關(guān)[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(rèn)為是房顫的重要機(jī)制之一。

心肌纖維化是指在心肌細(xì)胞外基質(zhì)中，膠原含量顯著升高、膠原纖維過(guò)量積聚或膠原成分發(fā)生改變。心肌中正常表達(dá)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(dāng)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(lèi)型：反應(yīng)性纖維化和修復(fù)性纖維化。反應(yīng)性纖維化是對(duì)心肌負(fù)荷或炎癥的反應(yīng)，常發(fā)生于血管周?chē)?。修?fù)性纖維化是對(duì)心肌細(xì)胞壞死的反應(yīng)，常發(fā)生于心肌的間質(zhì)。發(fā)生房顫時(shí)，兩種纖維化常合并存在。間質(zhì)纖維化會(huì)引起心肌的各向異性，平行排列的纖維間電傳導(dǎo)不相匹配，縮短波長(zhǎng)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(chǔ)，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(guān)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(xì)胞內(nèi)，維持機(jī)體的正常功能。2003年Mohler等[15]發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜錨蛋白基因ANK2突變導(dǎo)致一組遺傳性心律失常，且為不同類(lèi)型，包括竇性心動(dòng)過(guò)緩、特發(fā)性心室顫動(dòng)、兒茶酚胺依賴性室性心動(dòng)過(guò)速等。2007年Mohler等[16]對(duì)445例先天性心律失常和藥物誘導(dǎo)心律失常患者進(jìn)行基因篩查，在ANK2基因發(fā)現(xiàn)了3個(gè)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(dòng)過(guò)緩、房顫、藥物誘導(dǎo)的長(zhǎng)QT綜合征等各種心律失常。此實(shí)驗(yàn)開(kāi)啟了Ankyrin-B細(xì)胞分子水平研究的熱潮。2013年Roseanne M Wolf等應(yīng)用計(jì)算機(jī)構(gòu)建模型的方法全面分析了Ankyrin-B表達(dá)缺失導(dǎo)致的Ankyrin-B綜合征中心肌細(xì)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(dá)缺失可導(dǎo)致心房結(jié)構(gòu)的重塑，從而引發(fā)心律失常。總之Ankyrin-B表達(dá)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(dá)的缺失導(dǎo)致心肌纖維化的程度以及這種改變與心臟疾病的關(guān)系尚不明確。雖然Ankyrin-B缺失導(dǎo)致心肌細(xì)胞膜離子通道的表達(dá)失衡，但其導(dǎo)致心肌纖維化的具體傳導(dǎo)通路尚不明確。

脊椎動(dòng)物的錨蛋白分3類(lèi)，第一類(lèi)為錨蛋白-R，限制性表達(dá)在紅細(xì)胞、橫紋肌細(xì)胞及神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)，其編碼基因ANK1位于染色體8P11；第二類(lèi)為錨蛋白-B，廣泛地表達(dá)在各種組織，其編碼基因ANK2位于染色體4q25-27；第三類(lèi)為錨蛋白-G，為大分子且廣泛表達(dá)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(gè)功能區(qū)域：N端的細(xì)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(guān)性

核因子-κB是1986年發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞內(nèi)核轉(zhuǎn)錄因子，是細(xì)胞中信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的樞紐，進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)的信息交流及綜合，參與多種細(xì)胞因子的表達(dá)，對(duì)細(xì)胞的正常存活與發(fā)展起重要作用[20]?；虻漠惓１磉_(dá)導(dǎo)致一些疾病，而每個(gè)基因都有各自的開(kāi)關(guān)，基因開(kāi)關(guān)異常導(dǎo)致表達(dá)異常，從而導(dǎo)致疾病。而NF-κB即可調(diào)控基因開(kāi)關(guān)，可與多種基因啟動(dòng)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(xì)胞中，可調(diào)節(jié)機(jī)體的炎癥反應(yīng)、免疫應(yīng)答及細(xì)胞的生長(zhǎng)。目前體內(nèi)與體外實(shí)驗(yàn)均揭示，NF-κB活化可引起細(xì)胞因子、炎癥因子的過(guò)度表達(dá)，從而引發(fā)纖維化。因此推斷NF-κB可能與房顫發(fā)生過(guò)程中的心肌纖維化存在關(guān)聯(lián)。

NF-κB是由P50和P65兩個(gè)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(xì)胞質(zhì)中。當(dāng)炎癥等外界因素刺激時(shí)，IκB從NF-κB二聚體上解離，NF-κB以激活狀態(tài)進(jìn)入細(xì)胞核，從而啟動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄[21,22]。2013年劉輝等對(duì)NF-κB信號(hào)通路進(jìn)行深入研究，結(jié)果表明機(jī)體的氧化應(yīng)激反應(yīng)可激活NF-κB信號(hào)通路，進(jìn)而導(dǎo)致體內(nèi)的免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng)，同時(shí)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(jī)制

TGF-β1是目前公認(rèn)的致心肌纖維化的共同通路，為致器官纖維化的最強(qiáng)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(guò)度表達(dá)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(xì)胞的電生理特性未發(fā)生改變。TGF-β1通過(guò)促進(jìn)膠原合成來(lái)促進(jìn)心房纖維化，主要通過(guò)刺激細(xì)胞合成大量細(xì)胞外基質(zhì)，抑制細(xì)胞外基質(zhì)降解酶的活性從而減少基質(zhì)的降解，可促進(jìn)細(xì)胞表達(dá)α-平滑肌肌動(dòng)蛋白，使其活化并發(fā)生表型轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)變?yōu)榧〕衫w維細(xì)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(lái)治療的新靶點(diǎn)。引起TGF-β1表達(dá)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(dòng)子中含有NF-κB結(jié)合位點(diǎn)，因而推斷NF-κB能促進(jìn)TGF-β1表達(dá)。2014年P(guān)alade P等研究表明高脂飲食大鼠可通過(guò)NF-κB途徑增加TGF-β1表達(dá)，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(yīng)激情況下可通過(guò)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(dá)，使正常內(nèi)皮細(xì)胞向成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，導(dǎo)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(yīng)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(dá)明顯增加，同時(shí)TGF-β1可通過(guò)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(dǎo)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(gè)時(shí)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(yīng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。Ankyrin-B綜合征所導(dǎo)致的心肌細(xì)胞分子水平及組織水平的一系列改變，主要包括細(xì)胞膜離子通道的表達(dá)失衡及心肌纖維化，導(dǎo)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(jī)制尚未明確。目前文獻(xiàn)報(bào)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(dòng)子中含有NF-κB的結(jié)合位點(diǎn)。因此，推斷Ankyrin-B可能通過(guò)NF-κB途徑激活TGF-β1來(lái)調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞的膠原代謝。相信通過(guò)未來(lái)的臨床及基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究，明確Ankyrin-B在心肌纖維化中的作用及可能的傳導(dǎo)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(diǎn)，無(wú)疑具有重大理論意義和應(yīng)用價(jià)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(xué)附屬北京友誼醫(yī)院心內(nèi)科

10.3969/j.issn.1674-4055.2016.10.39