陳慧林 鄭蘭榮 謝東輝

皖南醫(yī)學(xué)院弋磯山醫(yī)院急診內(nèi)科（安徽蕪湖 241001）

心房顫動是心血管疾病中常見心律失常之一。既往研究提示心房纖維化，氧化應(yīng)激，局部炎癥反應(yīng)，內(nèi)皮/心內(nèi)膜功能障礙，心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂等與房顫發(fā)生和維持有關(guān)。心房纖維化即心房間質(zhì)成纖維細胞過度增殖，出現(xiàn)膠原纖維沉積。心房纖維化導(dǎo)致的心房擴大、心房收縮功能障礙、心房內(nèi)電活動的不均一性傳導(dǎo)等是房顫發(fā)生的重要病理基礎(chǔ)。近期研究發(fā)現(xiàn)Rho蛋白功能異常也是房顫的致病因素之一。Rho家族包括22種成員，當(dāng)前研究主要集中在RhoA及Rac1兩個重要成員，發(fā)現(xiàn)這兩者在心房纖維化的形成機制中發(fā)揮重要作用，RhoA及Rac1可以通過激活多種信號途徑增加心房肌細胞內(nèi)氧化應(yīng)激，促進心房間質(zhì)纖維化導(dǎo)致心房重構(gòu)，是房顫發(fā)生的重要基礎(chǔ)之一。

1 Rho家族概述

Rho家族是小G蛋白Ras超家族的一個亞家族，是一組分子量在20～25 kD的小分子GTP結(jié)合蛋白，具有GTP酶活性。在哺乳動物體內(nèi)，Rho家族［1］包括22種成員，Rho GTP酶是控制真核細胞中多種信號傳導(dǎo)途徑的分子開關(guān)，其生物學(xué)功能的發(fā)揮依靠于GTP酶在有活性的GTP結(jié)合形式和無活性的GDP結(jié)合形式之間的循環(huán)。Rho家族蛋白參與細胞骨架重構(gòu)、基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控以及細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等多種生理過程，從而影響細胞極性、細胞黏附、細胞增殖和運動能力［2-3］。Rho家族蛋白的RhoA、Rac1能夠增加心房肌細胞內(nèi)的氧化應(yīng)激，減少心肌纖維能量供應(yīng)、誘導(dǎo)心肌細胞肥大和凋亡，引起的間質(zhì)纖維化還能導(dǎo)致細胞間連接的異常分布及心房電傳導(dǎo)紊亂，進一步加劇心房擴大和收縮功能障礙。

2 RhoA在心房纖維化中的作用

RhoA的下游效應(yīng)子Rho激酶（Rho kinase，ROCK）屬于絲/蘇氨酸蛋白激酶家族成員，ROCK有ROCK1、ROCK2兩種亞型。RhoA/ROCK通路廣泛參與心血管系統(tǒng)的多種生理病理過程。

腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)在心房纖維化中發(fā)揮重要作用，該系統(tǒng)中的主要活性成分血管緊張素Ⅱ（AngiotensionⅡ，AngⅡ）可經(jīng)多種信號途徑促進心房纖維化［4］。AngⅡ刺激可以上調(diào)心房成纖維細胞和心肌細胞中轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）和結(jié)締組織生長因子（connective tissue growth factor，CTGF）的表達［5］。有研究［6］發(fā)現(xiàn)TGF-β下游Rho A/ROCK信號通路在腹膜纖維化過程中具有重要作用。為了探究RhoA/ROCK-1通路是否參與心房纖維化的發(fā)生過程，CHEN等［7］發(fā)現(xiàn)在糖尿病模型大鼠心房纖維化過程中，RhoA、ROCK1、ROCK2的mRNA及蛋白表達明顯增加，并上調(diào)Ⅰ/Ⅲ型膠原的表達。而使用ROCK抑制劑法舒地爾后可以抑制此效應(yīng)，從而降低了心房的纖維化程度，提示Rho A/ROCK通路參與心房纖維化發(fā)生的過程。LIU等［8］利用犬快速房顫模型研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比房顫犬左心房組織中TGF-β1、Rho A、ROCK-1及CTGF表達增加，心房膠原含量顯著增加。進一步在細胞水平研究發(fā)現(xiàn)，AngⅡ可以誘導(dǎo)心房成纖維細胞增殖并上調(diào)TGF-β1、ROCK-1、CTGF的表達，該效應(yīng)均可以被AngⅡ受體拮抗劑氯沙坦抑制，而ROCK-1特異性抑制劑Y27632可以抑制AngⅡ誘導(dǎo)的ROCK-1、CTGF的上調(diào)，而對TGF-β1的上調(diào)無抑制作用。同時TGF-β1可以誘導(dǎo)心房成纖維細胞中ROCK-1、CTGF的表達顯著上調(diào)，且ROCK-1、CTGF的表達具有顯著正相關(guān)性，Y27632可以抑制TGF-β1誘導(dǎo)的CTGF的表達。以上強烈提示TGF-β1、Rho A/ROCK-1、CTGF均是Ang Ⅱ的下游因子，可能存在AngⅡ/TGF-β1/RhoA/ROCK-1/CTGF信號軸，促進成纖維細胞的激活和增殖及心房間質(zhì)中膠原纖維的沉積，在心房纖維化和心房結(jié)構(gòu)重塑中發(fā)揮重要作用。

3 Rac1在心房纖維化中的作用

3.1 Rac1激活煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）氧化酶多項研究［9-11］證實在房顫、高血壓、糖尿病等心肌纖維化動物模型中，NADPH氧化酶的活性和活性氧（reactive oxygen species，ROS）的生成增加并促進心肌纖維化。NADH/NADPH氧化酶是ROS生成的主要來源。大量ROS積累超過機體抗氧化防御能力后會引起氧化損傷，氧化損傷可以引起L-型鈣通道蛋白表達下調(diào)，心肌細胞氧化損傷和凋亡，成纖維細胞的異常增殖和表型轉(zhuǎn)換等最終改變心房的電重構(gòu)和結(jié)構(gòu)重構(gòu)，從而誘發(fā)和加重房顫。

ADAM等［12］對心肌特異性持續(xù)激活表達Rac1的轉(zhuǎn)基因鼠（RacET mice）的研究發(fā)現(xiàn)，RacET小鼠心房肌細胞中Rac1的表達及活性增加，NADPH氧化酶的活性增加，同時RacET小鼠心房膠原含量增多，房顫的發(fā)生率也顯著增加。從而推斷Rac1通過激活NADPH氧化酶的途徑誘發(fā)心房的結(jié)構(gòu)重構(gòu)。該研究進一步發(fā)現(xiàn)使用他汀類藥物抑制Rac1活性時，NADPH氧化酶的活性和RacET小鼠房顫的發(fā)生率均下降，并且發(fā)現(xiàn)Rac1和NADPH氧化酶活性存在直接相關(guān)性。由此判斷Rac1很有可能是NADPH氧化酶激活的上游信號分子，通過Rac1/NADPH通路促進房顫的發(fā)生。

ADAM進一步研究發(fā)現(xiàn)房顫患者左房中NADPH氧化酶的活性和膠原纖維含量增加，Rac1活性增加且與NADPH氧化酶的活性具有直接相關(guān)性［12］。以上的研究結(jié)果均證實激活的Rac1促進心房纖維化和房顫的發(fā)生，并判斷Rac1很有可能是NADPH氧化酶激活的上游信號分子，通過Rac1/NADPH通路誘導(dǎo)生成大量ROS，增加心房氧化應(yīng)激負荷，觸發(fā)局部炎癥反應(yīng)，增加心房間質(zhì)膠原沉積，促進房顫的發(fā)生和維持。

3.2 Rac1通路下游激活CTGFCTGF能夠促進成纖維細胞增殖、表型轉(zhuǎn)換［13］，促進細胞外基質(zhì)的沉積并抑制其降解［14］。ADAM等［15］發(fā)現(xiàn)房顫患者左心房間質(zhì)纖維化加重，AngⅡ濃度、CTGF、N-鈣粘蛋白、連接蛋白43的表達均上調(diào)。然后對RacET小鼠研究發(fā)現(xiàn)AngⅡ誘導(dǎo)的心肌細胞及成纖維細胞中CTGF顯著增加，N-鈣粘蛋白和連接蛋白43的表達亦顯著上調(diào)，而通過辛伐他汀或Rac1特異性阻斷NSC23766抑制Rac1的活性后，可以顯著地抑制AngⅡ誘導(dǎo)的CTGF、N-鈣粘蛋白、連接蛋白43的上調(diào)表達。進一步用重組CTGF和CTGF的小干擾RNA處理心肌細胞及成纖維細胞后發(fā)現(xiàn)N-鈣粘蛋白和連接蛋白43的表達受CTGF的調(diào)控。

ADAM等［16］在進一步的研究中發(fā)現(xiàn)，心房中Rac1通過CTGF使賴氨酰氧化酶的表達增加，使用NSC23766特異抑制Rac1活性后可以有效地抑制該通路的激活。綜上所述，AngⅡ通過Rac1/CTGF途徑，調(diào)控N-鈣粘蛋白、連接蛋白43和賴氨酰氧化酶的表達。CTGF對心房間質(zhì)重構(gòu)及纖維化具有重要作用；賴氨酰氧化酶能夠催化細胞外基質(zhì)蛋白交聯(lián)進而穩(wěn)定細胞外基質(zhì)；N-鈣粘蛋白和連接蛋白43的表達增加也可導(dǎo)致心房電傳導(dǎo)異常及間質(zhì)纖維化［17-18］，這些改變均可促進房顫的發(fā)生和維持。

3.3 Rac1通路下游激活NF-κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）研究發(fā)現(xiàn)Rac1可通過凋亡信號調(diào)節(jié)激酶1與下游的轉(zhuǎn)錄因子NF-κB途徑誘導(dǎo)心肌細胞肥厚［19］。但Rac1激活NF-κB途徑是否參與心房纖維化并不清楚。血小板源性生長因子（platelet derivative growth factor，PDGF）的表達受AngⅡ調(diào)節(jié)［20］，而AngⅡ與其受體結(jié)合后可以激活下游Rac1，因此PDGF及Rac1參與AngⅡ激活的多個信號通路分子，但PDGF及Rac1二者之間的相互關(guān)系并不清楚。在心臟壓力超負荷小鼠模型中，心房間質(zhì)中肥大細胞侵潤，心房纖維化加重并伴有PDGF-A表達顯著增加［21］；另有研究發(fā)現(xiàn)在房顫患者右心耳及犬快速房顫模型中，心房纖維化程度加重，并伴有PDGF-B及PDGF受體β表達明顯升高［22］。PDGF-B是重要的促有絲分裂因子，可促進成纖維細胞增殖、膠原蛋白分泌，在心房纖維化進程中起重要作用。以上均提示PDGF與心房纖維化有強烈關(guān)聯(lián)。

YANG等［23］為了探究PDGF、Rac1和NF-κB之間的相互關(guān)系及其對心房纖維化的作用，他發(fā)現(xiàn)房顫患者和腹主動脈縮窄大鼠心房組織中PDGF的含量和Rac1的活性有正相關(guān)性，腹主動脈縮窄模型大鼠心房纖維化加重，心房組織Ⅰ型膠原α1鏈、Ⅲ型膠原α1鏈、心房鈉尿肽等纖維化標(biāo)記物表達明顯升高；并且Ang Ⅱ、PDGF、Rac1、NF-κB表達增加。進一步研究發(fā)現(xiàn)房顫患者左房纖維化程度及PDGF、Rac1、NF-κB等的表達均較竇性心律患者增加。相關(guān)性分析顯示，左房中AngⅡ與PDGF、Rac1、NF-κB均呈顯著正相關(guān)；同時，在PDGF、Rac1以及NF-κB之間也具有顯著正相關(guān)關(guān)系。單獨或聯(lián)合運用厄貝沙坦和（或）辛伐他汀干預(yù)均可降低AngⅡ、PDGF、Rac1及NF-κB的表達量，并且伴有心房纖維化程度的緩解。提示AngⅡ、PDGF、Rac1及NF-κB均參與心房纖維化的形成。

AngⅡ在上調(diào)PDGF表達和激活Rac1活性這兩個方面具有共同的信號傳導(dǎo)通路［24-25］。因此推斷可能存在由AngⅡ所誘導(dǎo)的PDGF-Rac1-NF-κB信號軸參與心房纖維化的形成，RAS抑制劑和他汀類藥物可阻斷這一信號通路，從而逆轉(zhuǎn)AngⅡ介導(dǎo)的心房纖維化。同時也提示PDGF可能是治療干預(yù)心房纖維化的新靶點之一。

4 小結(jié)

隨著對心房纖維化研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)促進其發(fā)生發(fā)展的分子學(xué)機制錯綜復(fù)雜，多條通路相互影響。Rho家族蛋白在多個節(jié)點參與調(diào)控了心房纖維化的發(fā)生發(fā)展。但是，Rho家族蛋白在心房纖維化和房顫中的作用機制遠未闡明，受到Rho家族蛋白各種成員之間復(fù)雜的相互作用，以及Rho蛋白的細胞內(nèi)定位等多項因素的影響。進一步對Rho家族蛋白在房顫發(fā)病中的作用進行深入研究將有助于更好地闡明心房纖維化和房顫的發(fā)生發(fā)展機制。

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