心房顫動(dòng)發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展

王增夏 王賀 邱承杰 司春嬰 趙亞楠 關(guān)懷敏 解金紅

[摘要] 心房顫動(dòng)（簡稱房顫）是臨床上最常見的心律失常之一，目前，其發(fā)病機(jī)制尚未完全清楚，本篇主要從房顫的電生理機(jī)制（局灶觸發(fā)機(jī)制、多發(fā)子波折返等）和病理生理機(jī)制（電重構(gòu)、收縮重構(gòu)、結(jié)構(gòu)重構(gòu)等）出發(fā)對房顫的可能發(fā)病機(jī)制進(jìn)行綜述，以期為房顫的預(yù)防和治療提供依據(jù)或方向。

[關(guān)鍵詞] 心房顫動(dòng)；發(fā)病機(jī)制；電重構(gòu)；結(jié)構(gòu)重構(gòu)；炎癥；氧化應(yīng)激

[中圖分類號(hào)] R541.75 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-7210（2018）05（c）-0026-04

Research progress on pathogenesis of atrial fibrillation

WANG Zengxia1 WANG He2 QIU Chengjie2 SI Chunying2 ZHAO Ya′nan1 GUAN Huaimin3 XIE Jinhong2

1.The First Shool Clinical Medicine， He′nan University of Chinese Medicine， He′nan Province， Zhengzhou 450000， China； 2.the Third Ward of Cardiovascular Medicine， the First Affiliated Hospital of He′nan University of Chinese Medicine， He′nan Province， Zhengzhou 450000， China； 3.Heart Center， the First Affiliated Hospital of He′nan University of Chinese Medicine， He′nan Province， Zhengzhou 450000， China

[Abstract] Atrial fibrillation （AF） is the most common arrhythmia diagnosed in clinical practice. Now， precise mechanisms that lead to the onset and persistence of AF have not completely been elucidated. This paper mainly from the electrophysiological mechanisms of atrial fibrillation （including focal triggering mechanism， multiple wavelet hypothesis， etc.） and pathological physiological mechanism （electrical remodeling， contraction remodeling，structural remodeling， etc.） explain the possible pathogenesis of atrial fibrillation， in order to provide the basis or direction for the prevention and treatment of atrial fibrillation.

[Key words] Atrial fibrillation； Pathogenesis； Electrical remodeling； Structural remodeling； Inflammation； Oxidative stress

心房顫動(dòng)（簡稱“房顫”）是臨床上最常見的心律失常，流行病學(xué)調(diào)查顯示我國目前房顫患病率為0.77%[1]，隨著全球老齡化，預(yù)測房顫到2050年將影響美國600萬～1200萬人口，到2060年將影響歐洲1790萬人口[2]，房顫給人們的生活帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，房顫患病率的增加，加大了患者的死亡風(fēng)險(xiǎn)。在心血管疾病中，房顫是心功能不全、腦卒中等疾病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，房顫及其并發(fā)癥，嚴(yán)重威脅人類生存及健康，抗心律失常藥物治療房顫的效果不理想，射頻消融手術(shù)有其局限性，因此對房顫發(fā)病機(jī)制的深入研究意義重大，將為房顫的治療創(chuàng)新提供充分的理論依據(jù)。本文結(jié)合近些年的研究，對房顫的發(fā)病機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 電生理機(jī)制

房顫的發(fā)生需要維持基質(zhì)和觸發(fā)因素，諸多學(xué)者提出種種假說，來說明房顫發(fā)生和維持的電生理學(xué)機(jī)制，目前提出維持和觸發(fā)房顫的機(jī)制包括局灶觸發(fā)機(jī)制、多發(fā)子波折返、局灶激動(dòng)、rotor學(xué)說[3]。①局灶觸發(fā)機(jī)制的異位興奮灶主要存在于肺靜脈，肺靜脈異常電活動(dòng)可觸發(fā)房顫。②多發(fā)子波折返假說最早被Moe等[4]提出，房顫是多個(gè)子波在心房中自由擴(kuò)散的結(jié)果，這些子波不固定，他們相互碰撞、湮滅、融合，形成新的子波，使房顫得以維持[5]。Moe等[4]的假說后來被動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)。③局灶激動(dòng)：在持續(xù)性房顫中，局灶波常出現(xiàn)在心外膜，然而這些波的起源尚不明確。透壁的異步和傳導(dǎo)可能是局灶波的起源。重復(fù)的局灶激動(dòng)和纖顫波的透壁性傳導(dǎo)很可能是新局灶波的起源[6]，進(jìn)而形成顫動(dòng)樣傳導(dǎo)。④rotor學(xué)說“轉(zhuǎn)子”是心臟電生理中常見的術(shù)語。在動(dòng)物模型和人類中，轉(zhuǎn)子作為心臟顫動(dòng)的驅(qū)動(dòng)因素也被證實(shí)[7]，房顫可能有多個(gè)折返環(huán)參與，一旦被激動(dòng)，便以轉(zhuǎn)子的形式在心房中傳導(dǎo)，在傳導(dǎo)過程中可能碎裂為更多的子波，產(chǎn)生顫動(dòng)樣傳導(dǎo)[8]。

2 病理生理學(xué)機(jī)制

2.1 電重構(gòu)

房顫的電重構(gòu)是指心房電生理特性發(fā)生變化，電重構(gòu)概念首次在1995 年被Wijffels等[9]提出，認(rèn)為電重構(gòu)的本質(zhì)是房顫反復(fù)發(fā)作或連續(xù)刺激，引起心房肌細(xì)胞離子通道改變，并發(fā)現(xiàn)了有利于房顫維持的心房重構(gòu)因素：心房有效不應(yīng)期縮短，房顫的節(jié)律、穩(wěn)定性及可誘導(dǎo)性增加，以此提出“房顫致房顫”的假說。房顫電重構(gòu)包括心房有效不應(yīng)期（AERP）和動(dòng)作電位時(shí)程（APD）進(jìn)行性縮短，動(dòng)作電位傳導(dǎo)速度減慢，局部阻滯、AERP離散度增加，心房不應(yīng)期的頻率適應(yīng)不良等，心房電重構(gòu)是房顫發(fā)展和維持的重要因素，研究表明[10]血管緊張素轉(zhuǎn)化酶Ⅱ（ACE2）的過度表達(dá)抑制了心房電重構(gòu)并改善了心房功能。

2.2 收縮性重構(gòu)

收縮性重構(gòu)通過心房收縮性減少從而導(dǎo)致心房擴(kuò)張被證實(shí)[11]。房顫使心房擴(kuò)大，心房擴(kuò)大會(huì)反過來促進(jìn)房顫的維持，房顫期間心房擴(kuò)大的機(jī)制尚不完全明確，心房收縮功能不全是導(dǎo)致心房擴(kuò)張的主要原因，當(dāng)房顫心臟電復(fù)律，心房收縮功能恢復(fù)后，心房順應(yīng)性和大小也恢復(fù)了。

2.3 結(jié)構(gòu)重構(gòu)

結(jié)構(gòu)重構(gòu)是指心房結(jié)構(gòu)的任何變化，包括組織結(jié)構(gòu)水平的變化（例如心肌肥厚、纖維化、脂肪浸潤）和細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)水平的變化。前者的發(fā)展非常慢（通常數(shù)月），很可能直接影響傳導(dǎo)，增加了顫動(dòng)性傳導(dǎo)的復(fù)雜度，從而使房顫更易維持[12]。后者超微結(jié)構(gòu)的變化，包括糖原積累，收縮功能丟失（肌溶解），線粒體尺寸和形狀的變化，不會(huì)直接影響傳導(dǎo)。纖維化可引起功能異常的細(xì)胞外基質(zhì)增多，這與心房肌內(nèi)細(xì)胞改變有關(guān)，例如細(xì)胞肥大、細(xì)胞凋亡和膜功能障礙[13]。纖維化是細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）代謝失調(diào)的結(jié)果。心肌細(xì)胞間隙增加可能是因?yàn)榧?xì)胞丟失、纖維替代、細(xì)胞外基質(zhì)的擴(kuò)張，這些都能引起心肌細(xì)胞間的傳導(dǎo)延遲、傳導(dǎo)路徑發(fā)生改變。這些變化作為異位病灶和異質(zhì)性傳導(dǎo)，可產(chǎn)生不一致的波陣面，從而形成折返激動(dòng)[14]。

2.4 氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激在房顫的發(fā)生發(fā)展中起到重要作用，氧化應(yīng)激可放大炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)，從而利于心房發(fā)生電重構(gòu)[15]?；钚匝踝杂苫≧OS）產(chǎn)生過多，很可能參與心臟的結(jié)構(gòu)及電重構(gòu)，促進(jìn)了纖維化及血栓的形成。在心肌組織中，ROS水平的增加如超氧化物、H2O2與房顫有關(guān)，相應(yīng)的會(huì)出現(xiàn)一氧化氮生物利用度的降低。增高的ROS水平導(dǎo)致了蛋白質(zhì)、脂肪、DNA損傷，激活的炎癥細(xì)胞中釋放更多細(xì)胞因子從而增強(qiáng)了炎性反應(yīng)，反過來進(jìn)一步導(dǎo)致組織損傷。ROS不僅與炎癥有關(guān)，而且參與心臟的結(jié)構(gòu)及電重構(gòu)，這些都可以導(dǎo)致房顫的發(fā)生。心房電重構(gòu)被認(rèn)為與細(xì)胞內(nèi)鈣超載有關(guān)，氧化應(yīng)激誘導(dǎo)房顫中線粒體DNA損傷，通過調(diào)節(jié)鈣操縱蛋白或通道引起鈣超載[16]，從而促進(jìn)心房重構(gòu)。心血管系統(tǒng)中ROS的產(chǎn)生主要來源于NADPH氧化酶，線粒體，黃嘌呤氧化酶，解耦連內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）[17-18]。 在這些酶系統(tǒng)及復(fù)合物中，NOX是心血管疾病中ROS產(chǎn)物增加的主要啟動(dòng)來源。NOX與房顫的發(fā)生密切相關(guān)。NOX2、NOX4的激活可以產(chǎn)生超氧化物、H2O2產(chǎn)物，從而引起下游ROS產(chǎn)生系統(tǒng)包括線粒體、解耦連eNOS的激活，導(dǎo)致持續(xù)的氧化應(yīng)激，反過來激發(fā)細(xì)胞凋亡、心房炎癥、纖維化、結(jié)構(gòu)及電重構(gòu)。ROS產(chǎn)物增加的主要下游介質(zhì)包括氧化CaMKⅡ、激活的NF-kB。氧化的CaMKⅡ啟動(dòng)蘭尼堿受體2（RyR2）高度磷酸化，反過來引起二次電重構(gòu)和鈣超載誘導(dǎo)鈣損傷。NF-κB是眾所周知的氧化還原敏感性轉(zhuǎn)錄因子，通過激活TNF-α、iNOS、IL-1β、MMPs引起炎癥及結(jié)構(gòu)重構(gòu)。氧化應(yīng)激及eNOS解耦聯(lián)可以引起心內(nèi)膜一氧化氮的不足，有助于房顫血栓栓塞并發(fā)癥的發(fā)生。

2.5 炎癥

炎癥與房顫的發(fā)生機(jī)制密切相關(guān)，炎癥是導(dǎo)致房顫發(fā)展的病理生理過程中的重要組成成分[19]。先天性房顫或孤立性房顫患者的心房組織中有炎癥浸潤、細(xì)胞壞死和間質(zhì)纖維化。此外，房顫患者中炎癥介質(zhì)例如IL-6和高敏C反應(yīng)蛋白（hs-CRP）的密度增加，心房收縮受損可促進(jìn)炎癥前的變化例如血小板黏附、細(xì)胞因子和神經(jīng)激素的生成。房顫患者心房標(biāo)本中，單核細(xì)胞和白細(xì)胞富集，CRP水平的增加與房顫風(fēng)險(xiǎn)的增加有關(guān)，IL-6升高的水平已被認(rèn)為是高危房顫患者中風(fēng)和死亡、異常炎癥與血栓栓塞的獨(dú)立預(yù)測因素[20]。

2.6分子遺傳學(xué)

microRNA是基因表達(dá)的重要調(diào)節(jié)因素，被預(yù)計(jì)至少調(diào)節(jié)人所有基因的1/3[21]。最近的報(bào)道顯示micro RNA與心臟電生理的調(diào)節(jié)有關(guān)[22]。microRNA參與房顫的電重構(gòu)和結(jié)構(gòu)重構(gòu)。人房顫患者中，miR-1表達(dá)的明顯減少促進(jìn)了Kir2.1通道的上調(diào)，從而導(dǎo)致Ik1的增加[23]。在風(fēng)濕性心臟病房顫患者中，MiR-328增加了3.5倍，并且MiR-328的靶mRNA編碼L型鈣通道α和β亞單位的CACNA1C和CACNB1出現(xiàn)下調(diào)[24]。最近還發(fā)現(xiàn)microRNA-499在人房顫患者心房中表達(dá)上調(diào)，并且與SK3通道的下調(diào)有關(guān)[25]。全基因組關(guān)聯(lián)研究認(rèn)為KCNN3基因與房顫密切相關(guān)[26]。

2.7 神經(jīng)內(nèi)分泌

腎素血管緊張素系統(tǒng)（RAS）是重要的神經(jīng)內(nèi)分泌和旁分泌系統(tǒng)，參與心血管、肺、腎的多重調(diào)節(jié)過程[27]。RAS基因的多態(tài)性可直接或間接導(dǎo)致左房壓力增加，與房顫的發(fā)展有關(guān)。與心臟術(shù)后竇性心律患者相比，心臟術(shù)后房顫患者的心房肌細(xì)胞中血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（ACE）和血管緊張素Ⅱ受體水平增高[28]。RAS的激活會(huì)引起心房電和超微結(jié)構(gòu)的變化，被稱為“心房重構(gòu)”，在房顫發(fā)展中起作用。RAS的激活引起血管緊張素Ⅱ的釋放，使左房壓力升高，從而導(dǎo)致左室舒張末壓的升高。心房擴(kuò)張與離子通道改變有關(guān)，其可引起電生理變化如有效不應(yīng)期縮短。RAS的持久激活可引起心肌組織ACE水平增高和血管緊張素Ⅱ受體密度增高從而觸發(fā)炎癥和纖維化。細(xì)胞外基質(zhì)代謝失調(diào)和血管緊張素Ⅱ介導(dǎo)的調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶失控導(dǎo)致心房大量的膠原沉積[29]。房顫被認(rèn)為是心房重構(gòu)的一種臨床表現(xiàn)?？焖傩姆科鸩路款澋膭?dòng)物模型顯示心房中ACE、糜蛋白酶、血管緊張素原呈現(xiàn)高水平。旁分泌激活的ACE促進(jìn)ATⅡ組織水平提高、糜蛋白酶及血管緊張素原含量增加均會(huì)導(dǎo)致心房重構(gòu)從而導(dǎo)致房顫發(fā)生。使用血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑（ACEI）、血管緊張素Ⅱ受體阻滯劑（ARB）、醛固酮拮抗劑中斷RAS級(jí)聯(lián)反應(yīng)的關(guān)鍵步驟從而逆轉(zhuǎn)房顫患者的心房重構(gòu)。

2.8 自主神經(jīng)系統(tǒng)

自主神經(jīng)系統(tǒng)在心臟電生理和心律失常發(fā)生的調(diào)節(jié)中起重要作用。在房顫中，交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)同時(shí)激活是最常見的觸發(fā)機(jī)制。交感神經(jīng)影響心臟電生理是復(fù)雜的，可以被心肌功能調(diào)節(jié)。正常心臟中，交感神經(jīng)刺激可縮短動(dòng)作電位時(shí)程[30]和減少復(fù)極化的透壁性擴(kuò)散。相反，在病理狀態(tài)下，如心衰、長QT綜合征，交感神經(jīng)刺激是心律失常產(chǎn)生的有力刺激。交感神經(jīng)在心房肌和心室肌產(chǎn)生的效果相同，但副交感神經(jīng)的刺激則不同，在心室，副交感神經(jīng)刺激延長動(dòng)作電位時(shí)程和有效不應(yīng)期；在心房，副交感神經(jīng)的刺激縮短心房有效不應(yīng)期，增加空間電生理異質(zhì)性，促進(jìn)動(dòng)作電位3期末的早期后去極化。副交感神經(jīng)刺激在心房是致心律失常，在心室是抗心律失常，但交感神經(jīng)在心房及心室均為致心律失常。自主神經(jīng)系統(tǒng)在房顫的發(fā)生和維持中的重要性已經(jīng)被公認(rèn)。早在1978年Coumel等[31]首次提出心臟自主神經(jīng)活動(dòng)可能會(huì)促使患者發(fā)展為陣發(fā)性房性心律失常。交感神經(jīng)主要通過增加鈣瞬變，使自律性和觸發(fā)活動(dòng)增加，副交感神經(jīng)主要通過縮短有效不應(yīng)期，增大離散度，促進(jìn)折返形成。

3 小結(jié)

綜上所述，房顫是一種復(fù)雜的心律失常，其發(fā)生發(fā)展有多種機(jī)制共同參與，主要包括電生理機(jī)制和病理生理機(jī)制，目前對房顫發(fā)病機(jī)制的研究已經(jīng)取得了較大進(jìn)展，對房顫的治療提供了依據(jù)，使以往難以治愈的房顫患者取得了較好的治療效果，但是房顫的發(fā)生發(fā)展機(jī)制仍不能完全明確。充分了解房顫的發(fā)生機(jī)制，需從房顫的驅(qū)動(dòng)功能、電重構(gòu)及結(jié)構(gòu)重構(gòu)、分子特征等多方面著手。房顫發(fā)病機(jī)制的進(jìn)一步深入研究，將為房顫的預(yù)防和治療揭開新的篇章。

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（收稿日期：2017-12-28 本文編輯：蘇 暢）