依普利酮參與心房顫動上游防治的可能機制

楊禹 繆帥 趙志強 李廣平

300211 天津醫(yī)科大學第二醫(yī)院心臟科 天津市心血管病離子與分子機能重點實驗室，天津心臟病學研究所

心房顫動(atrial fibrillation，AF)是常見的心律失常之一，其患病率逐年升高，對人類健康及經(jīng)濟造成極大負擔[1]。罹患AF使患者易于并發(fā)心力衰竭(heart failure，HF)和腦卒中等心腦血管病，并使患者腦卒中風險增加5倍以上[2]。目前，AF發(fā)病的分子及細胞機制尚未完全闡明，且持續(xù)性AF的診治因抗心律失常藥物的副作用而處于次優(yōu)狀態(tài)，越來越多的研究者轉(zhuǎn)而將目光聚焦在AF的上游防治上。近期一項研究應用心臟釓對比劑延遲增強磁共振成像技術顯示陣發(fā)性AF患者的心房肌呈纖維化改變，且存在心房纖維化的竇性心律患者預期出現(xiàn)AF及栓塞的風險升高[3]。心房肌纖維化使心房功能下降，電傳導異質(zhì)性增加，繼而心房擴大，形成心房結(jié)構重構及電重構，后二者均為AF的發(fā)生及持續(xù)的重要因素[4]。早期動物實驗提示HF心肌組織出現(xiàn)明顯纖維化，且其中鹽皮質(zhì)激素受體(mineralocorticoid receptor，MR)水平增高[5]。而依普利酮(eplerenone)，一種選擇性醛固酮受體拮抗劑，可減輕冠狀動脈的炎癥反應，并通過降低基質(zhì)金屬蛋白酶的激活而減少心肌間質(zhì)纖維化，進而改善心室重構[6]。隨后經(jīng)典的EPHESUS試驗及EMPHASIS-HF試驗也證實了依普利酮對HF患者預后的改善作用。隨著研究的深入，SPIR-AF研究提示螺內(nèi)酯可降低AF的復發(fā)風險，這首次顯示了拮抗MR具有潛在的AF保護作用[7]。一項薈萃分析表明，醛固酮受體拮抗劑(mineralocorticoid receptor antagonists，MRAs)在預防AF方面具有有效性，且在合并HF時預防效果更加明顯[8]。近期一項實驗顯示依普利酮可減輕綿羊心房纖維化和心房擴張，并降低AF誘發(fā)率[9]，這強烈提示了依普利酮對AF防治的潛在有效性?，F(xiàn)就近期研究結(jié)果對依普利酮通過改善心房肌纖維化進而參與AF上游防治的可能機制作一綜述。

1 依普利酮調(diào)節(jié)重構細胞的可能機制

不良心血管事件激活腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(renin-angiotension-aldosterone system，RAAS)導致血清醛固酮水平升高[10]。過量醛固酮誘導心肌纖維化的主要效應重構細胞為巨噬細胞(macrophages)及心肌成纖維細胞(cardiac fibroblasts，CFs)，其首要關鍵步驟是巨噬細胞的募集和浸潤。Fraccarollo等[11]的研究顯示，將小鼠左冠狀動脈結(jié)扎7 d后，與對照組相比，髓系細胞限制性MR缺陷小鼠的心功能和重塑得到改善。這提示巨噬細胞MR失活可能通過增強中性粒細胞吞噬功能、抑制自由基形成以及調(diào)節(jié)CFs的活化狀態(tài)來促進心肌梗死愈合。若在結(jié)扎后給予含有依普利酮的脂質(zhì)體，可以改善對照組小鼠的愈合反應及心臟重構。因此，巨噬細胞MR很可能是心肌梗死后恢復及纖維化的關鍵調(diào)節(jié)因子。此外，Chen等[12]建立轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factor，TGF)β1突變小鼠模型，應用免疫組化及Western blotting技術發(fā)現(xiàn)依普利酮可降低心房纖維化相關結(jié)締組織生長因子(connective tissue growth factor，CTGF)及纖維連接蛋白(fibronectin，F(xiàn)N)的表達。該實驗證明依普利酮特異性抑制心房纖維化，并減少巨噬細胞在該模型小鼠心房中的聚集。值得補充的是，Kadoya等[13]觀察到在醛固酮處理的巨噬細胞培養(yǎng)上清液中檢測到白細胞介素(interleukin，IL)18，線粒體衍生的活性氧(reactive oxygen species，ROS)激活了這些巨噬細胞的炎性小體，且該途徑可被依普利酮抑制。盡管這是一項針對腎間質(zhì)纖維化的實驗，但其仍強烈提示巨噬細胞暴露于高水平的醛固酮可通過氧化應激及炎性反應促進心肌纖維化。另外，CFs在纖維化中亦扮演重要角色，其激活與炎癥相關。CFs的增殖首先經(jīng)歷肌成纖維細胞轉(zhuǎn)分化，之后沉積大量細胞外基質(zhì)蛋白，而RAAS和炎癥因子在梗死區(qū)肌成纖維細胞活化中起重要作用[14]。依普利酮作為一種RAAS軸抑制劑，很可能對CFs的活化具有抑制性調(diào)節(jié)作用。

許多免疫細胞和細胞因子已經(jīng)被報道具有直接或間接作用導致心肌纖維化。依普利酮可通過作用于免疫細胞間接調(diào)節(jié)CFs活性。如調(diào)節(jié)性T淋巴細胞(Treg細胞)，通過分泌抗炎細胞因子IL-10和TGF-β來發(fā)揮抗炎活性并維持免疫穩(wěn)態(tài)[15]。Shao等[16]將CFs與Tregs共同孵育后發(fā)現(xiàn)CFs增殖水平，Ⅰ型、Ⅲ型膠原以及基質(zhì)金屬蛋白酶2(matrix metalloproteinase-2，MMP-2)水平顯著升高；Tregs被激活，其細胞內(nèi)TGF-β水平較對照組升高5.8倍，其較特異性電流Kv1.3比對照組升高了4倍以上。而依普利酮對上述改變具有明顯的抑制作用。這很可能是由于依普利酮對Kv1.3通道的具有高度親和性，從而直接拮抗Kv1.3通道，進一步抑制Tregs的增殖，并由此在心肌纖維化及心肌重塑的過程中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。

綜上，依普利酮直接或間接作用于巨噬細胞及CFs這兩種主要參與心肌重構細胞并起到抑制性調(diào)節(jié)作用，阻遏心肌纖維化從而改善心肌重構。然而，僅僅探究細胞層級的調(diào)節(jié)是不夠深入的，關鍵的作用靶點往往需要在細胞通路/分子層級去探討研究。

2 依普利酮可能參與調(diào)節(jié)的信號通路

近期研究表明，依普利酮對多種細胞因子及炎癥因子相關通路均有調(diào)節(jié)作用，這提示依普利酮對心肌纖維化的改善很可能是經(jīng)過以下多重途徑實現(xiàn)的。

經(jīng)典的TGF-β/Smad通路在細胞發(fā)育和腫瘤發(fā)生中起關鍵作用。TGF-β與細胞表面受體結(jié)合并從胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到胞核，此時Smad2和Smad3被激活，繼而核內(nèi)調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。Lax等[17]建立了前降支結(jié)扎大鼠心肌梗死模型，觀察到心梗后血清Gal-3、TGF-β及Smad3水平升高，纖維化和炎癥標志物水平升高。螺內(nèi)酯與依普利酮均可下調(diào)Gal-3、TGF-β和Smad3的表達，起到對心肌重塑的保護作用。依普利酮對該經(jīng)典通路的負性調(diào)節(jié)作用為其抑制心肌纖維化奠定了較為堅實的基礎。

IL-33/ST2通路及MR/IL-6/COX-2/PGE2/EP2，4/MMP-1，9通路是重要的炎癥反應通路。ST2是IL-1受體家族的成員，可溶性ST2(sST2)是預測心肌重塑、纖維化和炎癥的生物標志物[18]。近期燕亞茹等[19]研究提示sST2水平不受腎功能影響，相較于B型利鈉肽(B-type natriuretic peptide，BNP)在HF預測方面更具優(yōu)勢。IL-33/ST2信號不僅參與T細胞介導的免疫反應，而且參與心肌細胞及成纖維細胞的胞間信息傳遞，很可能成為防治HF的靶點[20]。Lax等[17]的上述實驗證明在影響TGF-β-Smad通路的同時，MRAs對IL-33/ST2通路也具有調(diào)節(jié)作用：梗死組織IL-33和sST2水平升高，MRAs可增強IL-33/ST2信號轉(zhuǎn)導，但同時降低sST2的表達；而在非梗死組織，MRAs同樣增強了IL-33的上調(diào)。這提示了IL-33在應激狀態(tài)下對心肌具有保護作用。無獨有偶，Chen等[21]的后續(xù)實驗證實了上述觀點，即心肌梗死大鼠左心室收縮功能明顯降低，IL-33、ST2、IL-1β水平升高。IL-1β可誘導sST2的表達，加速急性心梗后HF的進展。依普利酮可通過減少IL-1β和sST2的表達來改善左室功能。Liao等[22]設計了一種具有單核/巨噬細胞功能的人單核細胞系THP-1的細胞研究，其結(jié)果表明醛固酮通過MR誘導IL-6的表達，促進THP-1細胞的遷移和浸潤。同時蛋白酶陣列和siRNA的實驗結(jié)果，MMP-1和MMP-9的表達與醛固酮誘導的巨噬細胞浸潤有關，且這一作用通過環(huán)氧合酶-2(COX-2)和前列腺素E2的EP-2和EP-4受體介導。過量醛固酮暴露使小鼠心肌中巨噬細胞限制性F4/80蛋白(一種膜表面糖蛋白，表達于多種成熟的巨噬細胞中)陽性細胞的數(shù)量明顯升高。依普利酮或抗IL-6抗體干預可顯著抑制上述病理改變，這提示拮抗MR很可能通調(diào)節(jié) MR/IL-6/COX-2/PGE2/EP2，4/MMP-1，9通路來抑制心肌纖維化。依普利酮對上述通路的調(diào)節(jié)作用提示了其在炎癥因子這一重要促進心肌纖維化因素上的重要拮抗作用。

此外，氧化應激也是心肌纖維化的重要誘導因素之一。Huby等[23]已證明瘦素通過MR依賴機制促進心肌纖維化，此外瘦素還可以通過增加大鼠心肌細胞的氧化應激并激活PI3K/Akt通路，刺激I型膠原、TGF-β、CTGF以及半乳糖凝集素-3(Galectin-3)的等成纖維細胞調(diào)節(jié)因子及炎性因子的合成[24]。Gutiérrez-Tenorio等[25]研究證實了依普利酮拮抗瘦素所誘導上述因子水平的升高，且降低超氧陰離子總量和線粒體水平。有趣的是，ROS清除劑MitoTEMPO同樣可減輕高脂喂養(yǎng)大鼠的心肌纖維化和超氧陰離子水平，并抑制了該模型大鼠體循環(huán)中瘦素和醛固酮水平的升高。這提示了依普利酮拮抗瘦素誘導心臟纖維化中的作用很可能是通過干預線粒體ROS/PI3K/Akt通路而實現(xiàn)的。

正如前文所述，醛固酮拮抗劑依普利酮對心肌纖維化這一病理改變的改善并非僅由單一途徑實現(xiàn)：其作用通路涵蓋細胞正常增殖、炎癥反應及線粒體氧化應激等多種途徑，進一步同時調(diào)節(jié)多種細胞器功能變化并介導多種相關分子及細胞因子的表達，從而最終達到對心肌纖維化的抑制并改善心肌重構。Liu等[26]探究并證實了細胞因子信號轉(zhuǎn)導抑制因子3作為gp130受體抑制心肌肥厚負性調(diào)節(jié)因子的關鍵性作用，并提出該因子同時調(diào)節(jié)gp130/STAT3/Akt/ERK1/2、TGF-β/Smad2/3和NF-κB等多條信號通路來減輕炎癥反應和抑制纖維化，該研究有力地支持了上述多通路同時調(diào)節(jié)同一病理變化的觀點。

3 依普利酮在非心肌組織中的抗纖維化作用

較多實驗表明，依普利酮對多種非心肌組織具有抗纖維化作用。依普利酮可抑制醛固酮誘導的主動脈平滑肌增生和膠原沉積[27]。此外，依普利酮還可通過抑制MR改善肺血管纖維化[28]以及腎間質(zhì)纖維化[13，29]等。盡管這些改善作用并非直接作用于心室肌或心房肌組織，但這些實驗結(jié)果對依普利酮抑制心肌纖維化發(fā)生機制的理解具有啟迪作用，并為心肌MR及MR拮抗的研究提供了大量經(jīng)驗和實驗途徑。

4 結(jié)論與展望

綜上，本文探討了依普利酮改善心肌纖維化的可能作用機制：依普利酮在細胞層面一方面抑制單核巨噬細胞向心肌組織遷移浸潤，另一方面抑制心肌間質(zhì)成纖維細胞增殖分化；在細胞通路及分子層面通過MR介導干預 TGF-β/Smad、IL-33/ST2、MR/IL-6/COX-2/PGE2/EP2，4/MMP-1，9及ROS/PI3K/Akt通路等多條通路抑制炎癥及纖維化相關分子的表達，起到抑制心肌纖維化及改善心臟結(jié)構重構的保護作用，這為AF的上游防治提供了新的研究思路和潛在治療靶點。然而值得關注的是，依普利酮的上述作用多來源于心室肌數(shù)據(jù)，對心房肌直接研究仍然較少；且AF重構的治療具有長期性[30-31]，依普利酮在陣發(fā)性AF治療中的長期效果以及相關臨床副作用的觀察仍需進一步研究。

利益沖突：無