核因子κB在心房顫動發(fā)生及影響心房內(nèi)血栓形成中的作用

陳浩，石潤竹，楊樹森

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院心內(nèi)一科，哈爾濱 150001)

心房顫動是臨床中最常見的心律失常類型之一，目前心房顫動的發(fā)病率為1%，而80歲老年人的發(fā)病率接近10%[1]。研究發(fā)現(xiàn)，心房顫動者的腦卒中發(fā)生率是非心房顫動者的7倍，死亡風(fēng)險是非心房顫動者的3倍[2]。心房顫動為衰老相關(guān)性疾病，其發(fā)生、發(fā)展與左心房的形態(tài)學(xué)和組織學(xué)結(jié)構(gòu)以及電重構(gòu)緊密相關(guān)。左心房的結(jié)構(gòu)重構(gòu)主要包括心房肌的肥厚、擴(kuò)大及纖維化；電重構(gòu)則是由于心房肌離子通道發(fā)生改變而誘發(fā)，同時離子通路表達(dá)的改變也會影響心房肌的不應(yīng)期，進(jìn)一步誘發(fā)心房顫動，形成惡性循環(huán)[3-4]。現(xiàn)從核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)參與心房的電重構(gòu)、結(jié)構(gòu)重構(gòu)，增加血栓發(fā)生風(fēng)險以及介導(dǎo)風(fēng)濕性心臟病瓣膜損傷4個方面闡述其在心房顫動發(fā)生中的重要作用。

1 NF-κB家族

哺乳動物的轉(zhuǎn)錄因子NF-κB由p50、p52、c-Rel、RelA、RelB組成，在未受刺激的細(xì)胞中，大部分NF-κB與細(xì)胞質(zhì)中的抑制因子結(jié)合而無活性，NF-κB活化后入核與DNA結(jié)合發(fā)揮生物學(xué)作用。NF-κB參與多種免疫調(diào)節(jié)反應(yīng)和細(xì)胞調(diào)控。通常所說的NF-κB蛋白以一種不活躍的二聚體形式存在，包含p65和p50，在大部分細(xì)胞類型中均是通過NF-κB抑制蛋白(inhibitory κB，IκB)在細(xì)胞質(zhì)中保持非活躍狀態(tài)。IκBα與其復(fù)合物結(jié)合后，暴露了NF-κB的定位序列，NF-κB發(fā)生磷酸化后，核定位發(fā)揮改變，從而發(fā)揮生物學(xué)作用[5]。NF-κB的RelA、RelB和c-Rel亞基都包含了轉(zhuǎn)錄活性結(jié)構(gòu)域，可以與其他轉(zhuǎn)錄因子相互作用。其中，RelA是NF-κB的重要組成亞基之一，參與炎癥和免疫反應(yīng)，影響細(xì)胞生存和凋亡。以往研究證實，c-Rel亞基在冠心病和擴(kuò)張型心肌病的細(xì)胞核中表達(dá)均有升高[6-7]，提示NF-κB在這兩種疾病中被激活，參與了疾疾形成。NF-κB與細(xì)胞衰老密切相關(guān)，激活NF-κB可以啟動和分泌衰老相關(guān)分泌表型(senescence associated secretory phenotype，SASP)，促進(jìn)炎癥過程和衰老相關(guān)性疾病的發(fā)生發(fā)展[8]。

2 NF-κB參與心房顫動形成的機(jī)制

目前，心房顫動的發(fā)生機(jī)制尚不明確。心房的結(jié)構(gòu)重構(gòu)、電重構(gòu)和神經(jīng)體液重構(gòu)是公認(rèn)的潛在發(fā)病機(jī)制，NF-κB在心房的結(jié)構(gòu)重構(gòu)和電重構(gòu)中均發(fā)揮重要作用，對NF-κB進(jìn)行研究有望為心房顫動的治療及預(yù)防提供新的靶點。

2.1NF-κB通過誘導(dǎo)心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)促進(jìn)心房顫動形成 心臟重構(gòu)是心血管疾病的嚴(yán)重病理表現(xiàn)，是心房顫動發(fā)生的重要因素，也是心房顫動難以逆轉(zhuǎn)的重要原因。NF-κB的活性在發(fā)生心血管疾病時升高，提示NF-κB可能與心臟重構(gòu)的纖維化、肥大及心力衰竭有關(guān)。在心力衰竭中，心臟組織中的IκBα表達(dá)降低，而NF-κB(p65)表達(dá)升高[9]。此外，抑制NF-κB可預(yù)防壓力超負(fù)荷引起的心功能障礙的發(fā)生，并導(dǎo)致心肌肥厚，從而進(jìn)一步形成收縮性心力衰竭[10]。研究發(fā)現(xiàn)，心肌細(xì)胞中NF-κB的激活將引發(fā)過度的炎癥反應(yīng)，從而引起心肌病和心力衰竭[9]。其原因可能是NF-κB的激活及表達(dá)誘導(dǎo)促炎基因如腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白細(xì)胞介素-1β和單核細(xì)胞趨化蛋白-1等的轉(zhuǎn)錄增加，導(dǎo)致TNF-α、白細(xì)胞介素-1β水平升高[9,11]，最終誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞募集，促進(jìn)炎癥發(fā)生。

長程抑制NF-κB可通過抑制還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase，Nox)的活性，減輕自發(fā)性高血壓大鼠腎臟細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)和線粒體的氧化應(yīng)激[12]。在心力衰竭的發(fā)生發(fā)展中，心肌細(xì)胞內(nèi)NF-κB p65持續(xù)激活，通過誘導(dǎo)炎癥引發(fā)纖維化和心肌細(xì)胞凋亡，促進(jìn)不良重塑。此外，心肌細(xì)胞發(fā)生缺血再灌注期間，NF-κB充當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與炎癥的橋梁。晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(advanced glycation end product receptor，RAGE)的阻斷可通過失活NF-κB途徑，減輕壓力超負(fù)荷引起的心臟重構(gòu)和功能障礙[13]。降低RAGE可以減少缺氧后心臟成纖維細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中促炎細(xì)胞因子的誘導(dǎo)和NF-κB的活化[14]。因此，在壓力超負(fù)荷引起的心力衰竭的發(fā)作中，RAGE的激活導(dǎo)致NF-κB激活。阻斷RAGE可通過調(diào)節(jié)NF-κB途徑減輕壓力超負(fù)荷引起的心臟重構(gòu)和功能障礙。

c-Rel缺陷型小鼠的心臟發(fā)育較小，并可抑制血管緊張素Ⅱ(angiotensin Ⅱ，AngⅡ)引起的心臟肥大及纖維化[15]。以上說明NF-κB的亞基c-Rel在心臟重構(gòu)中起重要作用。抑制RelA(p65)后，可以減低由過氧化氫造成的細(xì)胞纖維化毒害作用[16]。在動物模型中阻斷GATA結(jié)合蛋白4(GATA binding protein 4，GATA4)介導(dǎo)的NF-κB通路，可以阻斷NF-κB引起的炎癥反應(yīng)、細(xì)胞老化及纖維化[17]，抑制NF-κB(RelA)信號通路能抑制炎癥因子前體TNF-α介導(dǎo)的心肌肥厚[18]。在心肌特異性表達(dá)CYP2J2的小鼠中也發(fā)現(xiàn)，抑制 NF-κB-RelA能減少轉(zhuǎn)化生長因子-β1/Smad的活化和纖維化[19]。更重要的是，RelA耗盡能夠抑制由GATA4調(diào)控的SASP相關(guān)基因的表達(dá)，SASP的產(chǎn)生會誘發(fā)衰老相關(guān)的氧化應(yīng)激和纖維化，這也間接說明了NF-κB對心臟重構(gòu)的重要作用[8]。

Nox4在心室重構(gòu)中發(fā)揮重要作用，用同等條件的AngⅡ預(yù)處理鼠后，人Nox4過表達(dá)的鼠膠原沉積所致的心臟纖維化程度是未過表達(dá)人Nox4的4倍，且NF-κB亞基p65的磷酸化顯著上調(diào)[20]，說明上調(diào)心肌Nox4會引發(fā)NF-κB通路的激活，從而導(dǎo)致心臟重構(gòu)，說明NF-κB的激活對心肌纖維化有重要作用。利伐沙班通過抑制NF-κB和促分裂原活化的蛋白激酶/激活蛋白-1(mitogen-activated protein kinases/activating protein-1，MAPK/AP-1)信號通路，抑制AngⅡ誘導(dǎo)的小鼠心臟成纖維細(xì)胞功能的活化，從而抑制AngⅡ刺激的纖維化和炎癥反應(yīng)[21]。

NF-κB和AP-1可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化生長因子-β1的表達(dá)?；钚匝躅惪赏ㄟ^MAPK激活NF-κB途徑，此過程將刺激FⅩa增加成纖維細(xì)胞的增殖和遷移，并由AP-1和NF-κB激活成纖維細(xì)胞纖維化過程而導(dǎo)致心臟纖維化[22]。FⅩa可通過激活對細(xì)胞過程產(chǎn)生多種作用的蛋白酶激活受體(protease-activated receptor,PAR)促進(jìn)心臟的纖維化。在4種類型的PAR中，PAR-2被FⅩa和其他蛋白酶激活[23]。依賴FⅩa的PAR-2裂解可能在組織纖維化和組織重塑中起作用[24]。參與心臟纖維化的成纖維細(xì)胞的激活受FⅩa信號的刺激并伴有活性氧類的升高[22]。PAR-2的過表達(dá)導(dǎo)致與心臟纖維化相關(guān)的病理性肥大[25]。另一方面，缺乏PAR-2會減輕組織學(xué)損傷，并降低與氧化應(yīng)激和纖維化有關(guān)基因的表達(dá)水平[26]。因此，NF-κB也可通過上調(diào)FⅩa，激活PAR-2的表達(dá)，進(jìn)一步增加心臟的結(jié)構(gòu)重構(gòu)。

NF-κB亦可通過損傷心臟瓣膜導(dǎo)致心臟結(jié)構(gòu)改變。風(fēng)濕性心臟病患者存在多種心血管方面的并發(fā)癥，如心臟瓣膜炎癥疾病、心房顫動、肺動脈高壓、充血性心力衰竭等，風(fēng)濕性心臟病可導(dǎo)致二尖瓣和主動脈瓣的炎癥損傷，急性和慢性的心臟瓣膜炎癥會導(dǎo)致二尖瓣和主動脈瓣狹窄、功能失調(diào)。風(fēng)濕性心臟病患者因血流動力學(xué)變化和風(fēng)濕活動影響心房結(jié)構(gòu)，心房顫動的發(fā)生率較高。風(fēng)濕性心臟病心臟瓣膜的炎癥反應(yīng)是疾病發(fā)病和患者死亡的病理學(xué)基礎(chǔ)。NF-κB在風(fēng)濕型心臟病的發(fā)生發(fā)展中有重要作用，磷酸化的p65在主動脈瓣炎癥患者中的水平顯著升高，此外細(xì)胞因子Th1和Th2的水平在瓣膜病患者中也顯著升高[27]。以上結(jié)果證實，NF-κB通路與細(xì)胞因子Th1介導(dǎo)的炎癥相關(guān)。風(fēng)濕性心臟病的瓣膜損害為心房顫動的發(fā)生提供了病理學(xué)基礎(chǔ)。

2.2NF-κB通過影響心臟電重構(gòu)促進(jìn)心房顫動形成 電重構(gòu)的發(fā)生與心房電活動缺失及基本電節(jié)律改變有關(guān)。鈉離子、鉀離子和鈣離子通道的改變與心律失常的發(fā)生緊密相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，包括11p15.5、21q22、17q、7q35-36、5p13、6q14-16和10q22在內(nèi)的多種基因片段與心房顫動的發(fā)生有關(guān)，這些片段編碼了心肌鉀離子通道的亞基，如KCNQ1、KCNE2、KCNJ2和KCNH2[28]。鉀離子通道與動作電位的復(fù)極密切相關(guān)，鉀離子通路的上調(diào)和下調(diào)均會引發(fā)心房顫動。永久性心房顫動患者中編碼L型鈣通道a1C亞基的信使RNA下降了49%～60%，相應(yīng)離子通道的改變影響了心房顫動的發(fā)生[29]。鈉離子通道則直接影響心肌細(xì)胞的興奮性，與早期后除極相關(guān)。

研究表明，NF-κB可作用于多種離子通道蛋白基因序列的啟動子上，改變其他轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)水平或影響信使RNA的剪切作用，如鈉通道蛋白SCN5A啟動子片段中包含NF-κB的一個結(jié)合位點，同時檢測到T型鈣通道CACNA1G和KCND3、KCNA5中均含有NF-κB的結(jié)合位點，因而推測它們可能受NF-κB的調(diào)控[30]。NF-κB與離子通道蛋白的直接結(jié)合可以改變離子通道的功能，從而誘發(fā)心房顫動。心房顫動的發(fā)生也與氧化應(yīng)激相關(guān)，這種氧化還原反應(yīng)的不平衡會導(dǎo)致基因表達(dá)的改變，其中之一是NF-κB。NF-κB可下調(diào)心肌鈉通道蛋白對氧化應(yīng)激的應(yīng)答,導(dǎo)致離子通道改變[31]。同時，NF-κB可以調(diào)控鈉離子通道SCN5A的選擇性剪接作用，下調(diào)鈉離子流，誘發(fā)心律失常發(fā)生[22]。在心力衰竭發(fā)生時，NF-κB激活缺氧誘導(dǎo)因子α，上調(diào)SCN5A基因的剪接體，降低鈉離子流，促進(jìn)心律失常發(fā)生[22]。在小鼠皮質(zhì)神經(jīng)元的原代培養(yǎng)中，使用全細(xì)胞電壓鉗和電流鉗技術(shù)檢查了TNF-α(1～1 000 ng/L，持續(xù)4～48 h)對電壓門控鈉通道電流的影響發(fā)現(xiàn)，TNF-α通過加速電壓門控鈉通道的激活，增加了鈉離子電流，導(dǎo)致動作電位閾值降低，擊發(fā)率提高[22]。電壓門控鈉通道在基因和蛋白質(zhì)水平上均被上調(diào)[22]。通過與NF-κB抑制劑BAY 11-7082(1 μmol/L)或p38 MAPK抑制劑SB203580(1 μmol/L)一起預(yù)孵育，抑制了TNF-α對鈉離子電流的影響[22]。TNF-α增加鈉離子電流的機(jī)制依賴于中樞神經(jīng)元中NF-κB和p38 MAPK信號通路。通過增加電壓門控鈉通道的表達(dá)，長期暴露于TNF-α?xí)T導(dǎo)NF-κB活化，并且增強(qiáng)的鈉離子電流也會促進(jìn)這一過程[22]。在培養(yǎng)的大鼠海馬神經(jīng)元中發(fā)現(xiàn)，NF-κB在TNF-α調(diào)節(jié)電壓依賴性鈣通道中有重要作用[32]。對NF-κB的抑制減弱了由TNF-α誘導(dǎo)失活的鈉通道半激活電壓的轉(zhuǎn)變，這表明NF-κB與電壓門控鈉通道的動力學(xué)特性有關(guān)[33]。NF-κB通過此過程調(diào)控鈉離子電流進(jìn)而對電生理活動產(chǎn)生影響仍有待進(jìn)一步研究。綜上，NF-κB可通過調(diào)控鈉離子誘發(fā)心律失常，引起心房顫動。

3 NF-κB促進(jìn)心房顫動血栓形成

血栓形成是心房顫動的主要并發(fā)癥。研究發(fā)現(xiàn)，炎癥因子是促進(jìn)血小板活化、損害內(nèi)皮功能以及導(dǎo)致血栓形成的介質(zhì)[34-36]。高遷移率族蛋白B(high mobility group protein B，HMGB)1是HMGB家族成員之一，與炎癥性疾病相關(guān)的血栓形成有關(guān)。HMGB1在敗血癥、關(guān)節(jié)炎、動脈粥樣硬化、哮喘以及急性胰腺炎等炎癥性疾病中有重要作用。正常情況下，細(xì)胞內(nèi)的HMGB1主要維持DNA染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)，在適當(dāng)刺激下釋放到細(xì)胞外區(qū)域，這些刺激包括凋亡、壞死、缺氧、缺血再灌注，以及通過細(xì)胞因子或Toll樣受體激活免疫細(xì)胞。細(xì)胞外HMGB1通過與多種膜受體(如RAGE和Toll樣受體)結(jié)合，募集髓樣分化因子88(myeloid differentiation factor 88,MyD88)。這一過程導(dǎo)致NF-κB的移位以及組織因子等效應(yīng)子的激活。研究發(fā)現(xiàn)，HMGB1的表達(dá)在心房顫動血栓患者中顯著增加，其下游信號分子MyD88和p-NF-κB/NF-κB的表達(dá)升高，表明HMGB1可能通過MyD88/NF-κB途徑參與血栓形成[37-38]。血小板26s蛋白酶體的活性不是一成不變的，可通過膠原刺激和鈣離子通道進(jìn)行調(diào)節(jié)。膠原誘導(dǎo)的血小板聚集可以被NF-κB和蛋白酶體調(diào)節(jié)。從膠原角度入手發(fā)現(xiàn)，抑制NF-κB的激活劑IκB激酶會導(dǎo)致膠原相關(guān)的蛋白酶體活性降低，導(dǎo)致血小板聚集減少[39]。有研究表明，NF-κB通路參與血小板聚集形成血栓的過程，NF-κB可通過調(diào)節(jié)p65/p50異質(zhì)二聚體，在凝血級聯(lián)反應(yīng)中扮演重要角色[33]。

抗凝治療被廣泛應(yīng)用于預(yù)防和治療深靜脈血栓患者，利伐沙班作為新興抗凝藥物，療效顯著，但其抗凝機(jī)制尚不明確。有研究建立深靜脈鼠模型，檢測體內(nèi)外凝血酶激活的纖溶抑制物和纖溶酶原激活物抑制劑-1的水平發(fā)現(xiàn)，利伐沙班可以顯著抑制前兩者參與深靜脈血栓形成時的表達(dá)，同時深靜脈血管內(nèi)皮中NF-κB通路也被抑制[40]。利伐沙班可能通過基質(zhì)金屬蛋白酶9抑制NF-κB通路，從而抑制血栓形成[41]。

4 小 結(jié)

NF-κB參與了心房顫動的發(fā)生和血栓形成。一方面，NF-κB參與了心房的重構(gòu)和纖維化，心房重構(gòu)和心肌纖維化是心房顫動發(fā)生的重要病理改變，下調(diào)NF-κB可以減少AngⅡ和過氧化氫對心肌的致纖維化作用。同時NF-κB參與了GATA4調(diào)控的SASP的分泌，介導(dǎo)了炎癥和衰老的發(fā)生，導(dǎo)致心肌纖維化形成，為心房顫動的發(fā)生提供了條件。NF-κB也可通過上調(diào)FⅩa激活PAR-2的表達(dá)，進(jìn)一步加強(qiáng)心臟的結(jié)構(gòu)重構(gòu)。此外，RAGE也可通過調(diào)控NF-κB增加心臟的壓力負(fù)荷，導(dǎo)致心臟重構(gòu)。另一方面，NF-κB通過鈉通道蛋白SCN5A下調(diào)鈉離子流影響心臟的電重構(gòu)，且NF-κB在TNF-α調(diào)節(jié)電壓依賴性鈣通道及鈉通道中也起重要作用，從而誘發(fā)心律失常的發(fā)生和發(fā)展，導(dǎo)致和促進(jìn)心房顫動形成。同時，HMGB1可以通過MyD88/NF-κB途徑參與心房顫動患者的血栓形成。NF-κB增加了心房顫動血栓形成和發(fā)生率，通過調(diào)控膠原蛋白Ⅰ調(diào)控血小板的聚集，并由基質(zhì)金屬蛋白酶9介導(dǎo)血栓的形成。這在一定程度上增加了心房顫動患者腦卒中的發(fā)生風(fēng)險。在風(fēng)濕性心臟病中，NF-κB作為炎癥反應(yīng)的重要組成，參與二尖瓣和主動脈瓣的炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致二尖瓣和主動脈瓣的狹窄、反流以及功能失調(diào)，慢性二尖瓣狹窄導(dǎo)致左心房擴(kuò)大，引起心房顫動。狹窄導(dǎo)致的血流速度異常以及NF-κB通路的進(jìn)一步激活，加重了附壁血栓的形成，從而增加了心房顫動患者的血栓風(fēng)險。因此，抑制NF-κB可為心房顫動的治療以及預(yù)防血栓形成提供新的靶點。