锚蛋白-B与心肌纤维化的相关性研究进展

刘宇帆，梁金锐，张鹤萍

锚蛋白-B与心肌纤维化的相关性研究进展

刘宇帆1，梁金锐1，张鹤萍1

心房颤动（房颤）是临床上一种最常见的心律失常，2012年ESC指南提出，房颤在一般人群患病率为1%～2%，且患病率随年龄增长而逐渐增高。随着社会的老龄化，预计患病率在未来的50年至少增长2.5倍。房颤最严重的危害是中风和死亡，在65岁以上的中风患者中，近30%因房颤引起。75岁以上人群房颤发病率可达10%以上。心肌纤维化是指胶原纤维在心肌细胞外基质的过量积聚[1]。目前研究显示心肌纤维化（MF）在房颤的发生发展中起到极其重要的作用。锚蛋白-B（Ankyrin-B）是膜结合蛋白家族成员之一，其广泛存在于人体细胞内，对维持机体的正常功能具有重要作用[2,3]。近年来研究发现，锚蛋白-B的表达缺失可导致多种类型的心律失常及心肌纤维化，但其具体分子机制尚不明确。锚蛋白-B含有死亡结构域，该结构域在其他蛋白中可激活核因子-κB（NF-κB），与细胞凋亡有关，但该结构域在锚蛋白-B中的功能尚不清楚。转化生长因子-β1（TGF-β1）的活化因子组织谷氨酰胺转胺酶基因的启动子中含有NF-κB的结合位点，因而NF-κB能促进TGF-β1表达[4]，而TGF-β1为诸多因素所致心肌纤维化的共同通路，为公认的器官纤维化的最优治疗靶目标[5,6]。本文旨在论述国内外关于锚蛋白-B与房颤心肌纤维化的相关进展，进而为房颤的防治提供一种新思路。

1　房颤的发病机制

房颤是目前临床上一种最常见的持续性心律失常，Framingham心脏研究中心发现，男性房颤患者5年内死亡率为健康者的1.5倍，女性死亡率是非房颤患者的1.9倍。因此对房颤机制的研究一直是心血管领域的热点之一。房颤的发生机制较复杂，目前主要集中在以下三方面：①经典机制里的多发子波假说一直占据主要地位；②对房颤时心房结构重构、电重构、离子重构的认识；③基因机制的研究，此外还有局灶驱动、迷走神经丛等多种假说，但目前尚无统一观点。近年来越来越多的研究表明，心肌纤维化在房颤的发生发展中具有举足轻重的地位[7]。大量研究表明，在房颤动物模型和房颤患者心房组织中，均存在显著的纤维化[8-10]，且通过ELISA、病理Masson染色等方法证实，胶原表达明显增加，且表达量与房颤时程及心房内径密切相关[11,12]。临床研究表明[13,14]，房颤患者较非房颤患者心房组织中纤维化明显加重。因此，心肌纤维化被认为是房颤的重要机制之一。

心肌纤维化是指在心肌细胞外基质中，胶原含量显著升高、胶原纤维过量积聚或胶原成分发生改变。心肌中正常表达的主要有I型和III型两种胶原蛋白，二者需维持一定的含量及适当比例，保证心脏组织结构和功能的完整。心肌纤维化主要分为两种类型：反应性纤维化和修复性纤维化。反应性纤维化是对心肌负荷或炎症的反应，常发生于血管周围。修复性纤维化是对心肌细胞坏死的反应，常发生于心肌的间质。发生房颤时，两种纤维化常合并存在。间质纤维化会引起心肌的各向异性，平行排列的纤维间电传导不相匹配，缩短波长的不定向阻滞，有利于折返的形成，从而为房颤的发生及维持提供了结构基础，在外界诱因下，极易引发房颤。

2　锚蛋白-B与心肌纤维化的相关性

Ankyrin-B是膜结合蛋白家族成员之一，其广泛存在于人体各种细胞内，维持机体的正常功能。2003年Mohler等[15]发现细胞膜锚蛋白基因ANK2突变导致一组遗传性心律失常，且为不同类型，包括窦性心动过缓、特发性心室颤动、儿茶酚胺依赖性室性心动过速等。2007年Mohler等[16]对445例先天性心律失常和药物诱导心律失常患者进行基因筛查，在ANK2基因发现了3个区域的突变，分别为血影蛋白域、死亡结构域和C端结构域，使锚蛋白-B功能丧失，临床表现为心动过缓、房颤、药物诱导的长QT综合征等各种心律失常。此实验开启了Ankyrin-B细胞分子水平研究的热潮。2013年Roseanne M Wolf等应用计算机构建模型的方法全面分析了Ankyrin-B表达缺失导致的Ankyrin-B综合征中心肌细胞发生的一系列改变。该研究结果表明Ankyrin-B杂合小鼠与野生型小鼠相比纤维化程度增加3倍，因而推断Ankyrin-B表达缺失可导致心房结构的重塑，从而引发心律失常。总之Ankyrin-B表达缺失可从分子水平及组织水平引发房性心律失常[17-19]。但人体中Ankyrin-B表达的缺失导致心肌纤维化的程度以及这种改变与心脏疾病的关系尚不明确。虽然Ankyrin-B缺失导致心肌细胞膜离子通道的表达失衡，但其导致心肌纤维化的具体传导通路尚不明确。

脊椎动物的锚蛋白分3类，第一类为锚蛋白-R，限制性表达在红细胞、横纹肌细胞及神经元细胞内，其编码基因ANK1位于染色体8P11；第二类为锚蛋白-B，广泛地表达在各种组织，其编码基因ANK2位于染色体4q25-27；第三类为锚蛋白-G，为大分子且广泛表达在各种组织，其编码基因ANK3位于染色体10q21。典型的锚蛋白分为4个功能区域：N端的细胞膜结合域（MBD）、血影蛋白结构域、死亡结构域及C端结构域。目前发现心肌锚蛋白-B可与多种膜蛋白结合，包括Na+/Ca2+交换器、Na+/K+-ATP酶和IP3受体等。

3　核因子-kB 与心肌纤维化的相关性

核因子-κB是1986年发现的细胞内核转录因子，是细胞中信号转导的枢纽，进行细胞内的信息交流及综合，参与多种细胞因子的表达，对细胞的正常存活与发展起重要作用[20]。基因的异常表达导致一些疾病，而每个基因都有各自的开关，基因开关异常导致表达异常，从而导致疾病。而NF-κB即可调控基因开关，可与多种基因启动子特异性结合，调控转录及蛋白合成。NF-κB几乎存在于所有细胞中，可调节机体的炎症反应、免疫应答及细胞的生长。目前体内与体外实验均揭示，NF-κB活化可引起细胞因子、炎症因子的过度表达，从而引发纤维化。因此推断NF-κB可能与房颤发生过程中的心肌纤维化存在关联。

NF-κB是由P50和P65两个亚基组成的二聚体。在生理状态下，P65亚基与κB的抑制蛋白（IκB）结合，以失活状态存在于细胞质中。当炎症等外界因素刺激时，IκB从NF-κB二聚体上解离，NF-κB以激活状态进入细胞核，从而启动基因的转录[21,22]。2013年刘辉等对NF-κB信号通路进行深入研究，结果表明机体的氧化应激反应可激活NF-κB信号通路，进而导致体内的免疫反应和炎症反应，同时参与心肌的结构重构及电生理重构。

4　锚蛋白-B影响心肌纤维化的潜在机制

TGF-β1是目前公认的致心肌纤维化的共同通路，为致器官纤维化的最强因子。2000年Seko Y等[23]发现，房颤患者中血清TGF-β1水平明显增高。2004年Verheule等[24]在过度表达TGF-β1的转基因小鼠中发现，心房组织发生选择性间质纤维化，而心室结构正常，且心房肌细胞的电生理特性未发生改变。TGF-β1通过促进胶原合成来促进心房纤维化，主要通过刺激细胞合成大量细胞外基质，抑制细胞外基质降解酶的活性从而减少基质的降解，可促进细胞表达α-平滑肌肌动蛋白，使其活化并发生表型转化，转变为肌成纤维细胞，从而合成和分泌大量胶原。因此TGF-β1可能成为房颤患者未来治疗的新靶点。引起TGF-β1表达增加的上游调控因子是什么呢？2008年发表于Toxicology杂志的文章表明，活化因子组织谷氨酰胺转胺酶基因的启动子中含有NF-κB结合位点，因而推断NF-κB能促进TGF-β1表达。2014年Palade P等研究表明高脂饮食大鼠可通过NF-κB途径增加TGF-β1表达，从而增加肾脏纤维化。然而同年，Ignacio Montorfano等[25]研究表明TGF-β1在氧化应激情况下可通过引起Smad蛋白家族的磷酸化引起NF-κB的激活，调节α-SMA、FSP-1等基因的表达，使正常内皮细胞向成纤维细胞转化，导致III型胶原蛋白的增加，引起心房纤维化。综上所述，在炎症、应激等特定因素下，NF-κB与TGF-β1之间可能存在着密切的联系，NF-κB的激活可造成TGF-β1表达明显增加，同时TGF-β1可通过Smad蛋白磷酸化以及IkB磷酸化等途径激活NF-κB，NF-κB与TGF-β1相互作用导致器官纤维化加重，从而引发一系列疾病，包括房颤、肺纤维化及肾功能不全等。

5　前景展望

心肌纤维化在房颤发病各个时程中起到尤为重要的作用，为房颤的发生及维持提供了相应的结构基础。Ankyrin-B综合征所导致的心肌细胞分子水平及组织水平的一系列改变，主要包括细胞膜离子通道的表达失衡及心肌纤维化，导致一系列心律失常。然而Ankyrin-B综合征致心肌纤维化的具体分子机制尚未明确。目前文献报道，Ankyrin-B中所含的死亡结构域可激活NF-κB，从而调控胶原基因的转录。TGF-β1的活化因子组织谷氨酰胺转胺酶基因的启动子中含有NF-κB的结合位点。因此，推断Ankyrin-B可能通过NF-κB途径激活TGF-β1来调节心肌细胞的胶原代谢。相信通过未来的临床及基础实验研究，明确Ankyrin-B在心肌纤维化中的作用及可能的传导通路，揭示Ankyrin-B与心肌纤维化之间的联系，为房颤的防治提供一种新思路和药物作用的新靶点，无疑具有重大理论意义和应用价值。

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本文编辑：姚雪莉

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