血清半乳凝集素3介导心房颤动机制的相关研究

魏峥，邹德玲

（中国医科大学附属盛京医院 心血管内科，辽宁 沈阳 110004）

房颤是一种常见的心律失常、严重的心房电活动紊乱。2004年中国14个省份和直辖市自然人群中29079例30～85岁成年人的流行病学调查提示，我国房颤总患病率为0.77%，≥80岁人群中高达7.5%[1]，且心房颤动具有高致残率、高病死率及高复发率的特点[2]。大量研究证明,心肌纤维化是房颤发生及发展的重要因素[3]。心肌纤维化主要由于心肌细胞外基质的过量沉积，而I型及Ⅲ型胶原纤维为心肌细胞外基质的主要组成部分，因此可被检测到的I型及Ⅲ型胶原纤维降解后的小片段[即I型前胶原羧基端肽（precollagen type I carboxy terminal peptide, PICP）、Ⅲ型前胶原氨基端肽（precollagen type III carboxy terminal peptide, PⅢCP）]，可作为评估胶原合成过程的标志物。血清半乳凝集素3（galectin-3, Gal-3）与心肌纤维化的循环标志物PICP有相关性，但与PⅢCP无相关性[4]。Gal-3近年来作为一种循环标志物，其参与炎症反应、调节细胞生长及细胞黏附等过程[5-6]，同时还参与多个器官的纤维化过程，目前已有实验证明，Gal-3与房颤患者心肌纤维化之间具有相关性[4]。但其作用机制尚未有报导，本文就这一机制做相关性研究，进一步探讨Gal-3介导心房颤动的作用机制。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2015年11月—2016年9月盛京医院心内科住院确诊为非瓣膜病房颤且左心室射血分数正常的40例患者作为房颤组。其中，男性21例；平均年龄66.13岁。另外选取同期本院20例健康体检者作为对照组。其中，男性11例；平均年龄54.70岁。排除标准：心脏瓣膜病、心肌病、心肌炎、感染性心内膜炎、慢性肺源性心脏病、左心室射血分数＜50%、各种器官纤维化、肝肾功能不全、甲状腺功能亢进症、各种恶性肿瘤及各种急慢性炎症等能引起Gal-3、TGF-β1、Smad3及PICP等指标变化的各种疾病状态。

1.2 方法

所有入选患者于入院第2天清晨取空腹肘静脉血2 ml于真空采血管（EDTA）中，取样后置于离心机中离心，以5 000 r/min离心10 min，取上层血清，存放于-80℃冰箱冷冻保存，待统一检测。用酶联免疫吸附法（ELISA）检测人（Human）Gal-3、TGF-β1、Smad3及PICP指标，ELISA试剂盒均购自沈阳同达生物技术有限公司。酶标仪为iMark（美国BIO RAD公司）。入组患者常规行12导联心电图检查，明确诊断为房颤，心脏彩超IE33（荷兰飞利浦公司）由该院超声室完成，并对左心室射血分数进行测量。本实验采用双盲操作，所有标本依据采血时间顺序排列并编号，同时在记录本上详细记录各组患者姓名、性别及其他重要化验指标等信息。

1.3 统计学方法

数据分析采用Excel和SPSS 19.0统计软件，计量资料以均数±标准差（±s）表示，比较用t检验，计数资料以构成比（%）表示，比较用χ2检验，相关分析用Pearson法，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组一般资料比较

房颤组中合并高血压病20例、冠心病9例、糖尿病10例、无基础疾病者13例。两组年龄、性别、肝功能、肾功能、左心室射血分数及左心房内径等指标比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

2.2 两组Gal-3、TGF-β1、Smad3及PICP比较

两组Gal-3、TGF-β1、Smad3及PICP各指标比较，采用独立样本t检验，差异有统计学意义（P＜0.05）；房颤组Gal-3、TGF-β1、Smad3及PICP指标均高于对照组。见表2。

2.3 两组内各指标相关性分析

2.3.1 房颤组Gal-3、TGF-β1、Smad3及PICP等指标相关性分析 房颤组Gal-3与Smad3、PICP均呈正相关（r=0.618和0.695，均P=0.001）；TGF-β1与Gal-3、Smad3及PICP均呈正相关（r=0.760、0.890及0.829，均P=0.001）。

2.3.2 对照组 Gal-3、TGF-β1、Smad3及 PICP等指标相关性分析 对照组Gal-3与Smad3及PICP均呈正相关（r=0.515和 0.718，P=0.020和 0.001）；TGF-β1与Gal-3、PICP均呈正相关（r=0.670和0.026，P=0.001和0.026），而 TGF-β1与 Smad3无相关性（r=0.410，P=0.730）。

表1 两组一般资料比较

表2 两组Gal-3、TGF-β1、Smad3及PICP水平比较 （±s）

表2 两组Gal-3、TGF-β1、Smad3及PICP水平比较 （±s）

组别 n Gal-3/（ng/ml） TGF-β1/（ng/L） Smad3/（pg/ml） PICP/（μg/L）房颤组 40 426.53±80.36 350.65±157.32 493.32±141.90 365.90±108.83对照组 20 322.93±30.66 215.21±30.32 329.68±61.48 229.54±53.30 t值 7.176 5.253 6.219 6.515 P值 0.034 0.008 0.032 0.012

3 讨论

房颤作为临床常见的心律失常症状，其发生、发展及维持的重要机制之一就是心肌纤维化，且与心肌纤维化的严重程度密切相关。本研究结果显示，房颤患者心肌纤维化较对照组明显，且Gal-3可通过加速TGF-β1/Smad3信号通路的传导促进心肌纤维化，最终导致心房颤动的发生。

3.1 房颤与心肌纤维化

房颤是一种以心房不协调活动而导致心房机械功能恶化为特征的快速心律失常，目前心肌纤维化即心房组织重构等被认为在其发生机制中起重要作用[7]。心肌纤维化是心肌重塑、心肌肥大的重要病理特点，而心肌纤维化是以胶原、弹性蛋白等细胞外基质大量沉积为基础的病理生理过程。本研究以PICP表达水平反应心肌纤维化程度研究显示，房颤组PICP水平较对照组升高，说明房颤患者心肌纤维化程度高于非房颤患者，这与之前的一些研究结果相符（如FRUSTACI等早在多年前就通过心肌组织活检，证实房颤患者与窦性心律者相比，心肌组织中有更多的胶原沉积[8]）。NEILAN等通过心脏磁共振T1显像前后对比值，对房颤患者进行18个月前瞻性随访，结果表明心肌纤维化与房颤复发有关，且左心房重构可作为房颤复发的重要预测因子[9]。

3.2 Gal-3与房颤患者心肌纤维化相关性

许多研究报道，Gal-3与肝[10]、肾[11]及肺等[12]各个器官的纤维化具有相关性。刘璀等[4]收集临床房颤患者血样，利用ELISA方法测定血样中Gal-3及PICP等心肌标志物浓度发现，房颤患者心肌纤维化较非房颤患者明显，且Gal-3与房颤患者的心肌纤维化有相关性，这与本研究结果相一致。Gal-3与心肌纤维化的循环标志物PICP相关，提示Gal-3与房颤患者心肌纤维化具有相关性。

3.3 Gal-3与TGF-β1/Smad3信号通路

Gal-3属于β-半乳糖苷结合蛋白家族，可选择性识别糖结构。有实验证实，Gal-3可激活TGF-β/smad3信号转导通路；n-acetyl-seryl-aspartyl-lysylproline（Ac-SDKP）是一种自然产生的肽类，可阻止和逆转心肌梗死后心脏炎症和胶原沉积，LIU等[14]利用免疫组化染色及检测蛋白印迹技术进行研究实验，结果表明Ac-SDKP可通过抑制TGF-β/Smad3信号转导通路防止Gal-3导致心肌纤维化。本研究结果显示，Gal-3与TGF-β1及Smad3指标在房颤患者中均增高且呈正相关性，提示Gal-3可能通过激活TGF-β1/Smad3传导通路，进而发挥其生物学作用。

3.4 TGF-β1/Smad3信号通路与心肌纤维化

TGF-β1是参与心肌纤维化的重要细胞因子，可促进成纤维细胞增殖、胶原分泌，进而导致心肌细胞外基质合成、沉积增加，最终导致心肌纤维化[15-16]。Smads蛋白存在于胞质内（共有8种亚型），其中Smad3为受体调节型smads蛋白，可介导TGF-β1的信号是TGF-β1/Smads信号传导途径中的关键调控因子[17]。大量研究证实，TGF-β/Smads信号转导通路是TGF-β发挥生物学作用的主要通路，与其他信号通路存在广泛的交互影响，对心肌纤维化的发生和发展有明确的作用。赵晓燕等[18]通过实验证实，糜酶可通过激活TGF-β1/Smads信号通路促进成纤维细胞增殖从而导致心肌纤维化。CHEN等[19]利用细胞模型进行实验，结果提示BMP-7可通过抑制TGF-β1/Smad3信号通路的传导对抗心肌纤维化。TGF-β1、Smad3与PICP水平在房颤患者中具有相关性，这表明心房颤动的发生可能与TGF-β1/Smad3信号通路的激活导致心肌纤维化有关。

综上所述，房颤患者心肌纤维化指标较非房颤患者增高，血清Gal-3在房颤患者中增高且与房颤患者心肌纤维化指标呈正相关，而对照组中Gal-3与TGF-β1、Smad3及PICP也具有相关性。抗Gal-3、阻断TGF-β1/Smad3信号通路从而减轻心肌纤维化可作为一种临床房颤治疗的新思路，但本研究样本量小，需要进一步研究来证实。