心房颤动心房重构的发生机制及温阳活血法抑制心房重构上游靶点的研究

杨盈天 王师菡 唐菁菁 吕乾瑜 李俊佳

(1 北京中医药大学，北京，100029；2 中国中医科学院广安门医院，北京，100053)

心房颤动(Atrial Fibrillation，AF)属于临床常见的一种心律失常，主要表现为脉搏短促、心律不规则以及射血能力下降，易诱发心力衰竭、血栓与脑卒中等并发症，严重时可危及生命。目前AF的全球发病率为0.4%～2.0%，且逐年递增，预计到2050年，AF的发病人数可增加1倍左右[1]。AF时心房发生电重构及结构重构，左房结构和功能发生改变，血流动力学异常，增加了心力衰竭和脑栓塞的风险。现代医学治疗AF主要采用药物和非药物疗法，但仍存在一定的局限性，其中抗凝及抗心律失常药物常伴一定的不良反应，如出血、心律失常等，导管消融等手术治疗方案尚不完善[2]，且易复发，治疗费用高，风险大。

研究表明，中药方剂及中成药治疗AF较西药治疗在提高临床疗效、改善心脏电生理和结构功能方面均具有明显的优势，且相对安全、不良反应少[3-4]。在AF的中医辨证分型中，心阳不振型在临床较常见，多伴左房内径增大、左室射血分数降低、心功能低下等病理生理特征[5]。心阳不足无力推动血液运行，心的行血功能失司，必然血行不利留滞为瘀，运用温阳活血法治疗阳虚血瘀证AF患者，不仅可以缩小左房内径，逆转心房重构，还能通过影响心房重构的上游靶点机制参与抑制AF的心房重构，起到上游治疗作用。本文将近年来有关心房重构发生机制及中医温阳活血法抑制心房重构上游靶点的最新研究综述如下。

1 AF的心房重构发生机制

AF具有进行性发展的特点，常由阵发性向持续性甚至永久性AF进展。心房重构是心脏功能变化的代偿反应，这种代偿有助于弥补心脏的功能，然而往往直接加重了原有心律失常现象，甚至导致心脏的泵衰竭。AF的发生发展可使心房原有的电生理和结构特性发生改变而形成重构，与此同时，心房的电重构和结构重构也是AF触发和维持的重要基础[6]。

1.1 心房电重构 20世纪60年代，Moe等[7]提出了有关诱发及维持AF的多子波理论，认为AF的发生是由于多个子波同时存在于心房，这些子波在播散过程中发生分裂、碰撞和融合，不规则地激动心房，导致心房激动出现紊乱，收缩与舒张功能失常，因而诱发AF，且子波越多，AF越易发生与持续。另有研究证实，AF的发生是由于心房在快速激动时，心房内有多个异位点起搏，异位灶间互相碰撞形成折返环而引发[8]。1995年Wijffels等[9]通过建立快速心房起搏诱发的山羊AF模型首次提出“心房电重构”的概念，证实连续或反复刺激心房可导致心房有效不应期(Atrial Effective Refractory Period，AERP)和动作电位时程(Action Potential Duration，APD)缩短，AF的稳定性及诱导性增加，即所谓的“AF致AF”假说。由此可见，AF的发生不仅由于心房电生理特性不稳定、空间不均一性增高以及电折返环路的形成，同时AF导致的心房电生理改变也是AF发生发展及维持的基础。

心房电重构的基础是心房肌细胞离子通道分布及功能出现异常，主要表现为L型钙通道(L-type Calcium Channel，LTCC)和钾离子通道的表达变化。LTCC开放所形成的电流是动作电位平台期电流的重要组成部分，随着AF的发生，快速的心房率导致Ca2+内流增加，心肌细胞内Ca2+浓度增加，细胞内Ca2+超负荷，引起LTCC离子流密度减小和失活加快,LTCC电流下降[10]，从而导致AERP和APD缩短，促进了AF的发生和持续[11]。有关研究证实，使用LTCC阻滞剂可以通过直接影响AF的上游机制抑制电重构，缩短AF的持续时间[12]。心肌细胞内Ca2+浓度的增加激活了内向整流钾离子通道的开放，使心肌细胞静息电位发生变化，缩短AERP和APD，有利于形成电折返环路及维持AF[13]。同时还导致瞬时外向钾离子通道电流(Transient Outward Potassium Current,Ito)离子流密度减少，减慢其激活和失活的速度。Ito作为动作电位早期复极化的电流，对形成动作电位和APD的变化影响很大。更有研究表明，AF的快速心房率能够下调LTCCα1c、β1、α2亚单位和钾离子通道Kv4.3、Kv7.3mRNA的转录表达[14-15]，表明心房肌细胞的超微结构改变早于离子通道表达水平的变化。

1.2 心房结构重构

AF初期，主要为电活动的改变，数周后则出现心房结构的重构。心房扩大、心肌纤维化、心肌细胞的溶解和坏死、心肌细胞的能量代谢变化、心房缝隙连接蛋白分布与数量的变异等结构改变均可导致心房电信号转导的异常，促进AF的发生与持续。Everett等[16]发现，犬的慢性AF模型在转复为正常心律后，1～2周电生理变化可完全恢复，而心房肌细胞的形态结构和功能并不能完全同步恢复正常。又有研究表明，导管射频消融术后的慢性AF患者在较短时间内心室率不仅能够有所控制，电重构也得到较快的恢复，但结构重构的逆转并不如电重构明显[17]。由此可见，心房的结构重构是AF发展的必然结果，与电重构比较，结构重构不可逆转，且在AF转变为慢性持续性的发展过程中影响更为显著[18]。因此，逆转心房的结构重构可从机制层面抑制AF的进展，改善AF的预后，为预防和治疗AF提供了新的思路。

1.2.1 心房结构重构宏观表现 心房结构重构宏观表现为左心房的扩大。既往研究证实，AF患者与正常人比较，左心房容积(Left Atrium Volume，LAV)增大[19]，但射频消融术后患者LAV较术前减小[20]。有研究表明，持续性AF组与阵发性AF组患者比较，其左室射血分数(Left Ventricular Ejection Fractions，LVEF)减小，且AF患者的左房射血分数(Left Atrial Ejection Force，LAEF)与左心房最小容积指数(Left Atrial Volume Index minimum，LAVImin)成反比[21]。由此可知，随着AF的发展，左心房重构不断加重，左心房收缩能力减弱，容积不断增大，进而影响左心室充盈，继发心力衰竭；与此同时，血流动力学也发生改变，心内血流瘀滞，左心耳内易诱发血栓形成，血栓脱落则会引起脑卒中的发生，危及患者生命[22-23]。有研究证实，AF患者左心房增大是其发生脑血管意外的独立预测因子[24]。

1.2.2 心房结构重构微观表现 心房结构重构微观表现为心房肌细胞内超微结构改变和肌间质胶原沉积所致的心房纤维化。超微结构的改变主要表现为肌溶解、肌质网断裂、糖原堆积、染色质扩散、缝隙连接蛋白40(Connexin 40，Cx40)表达下调等[25]。Saeedi等[26]在对山羊AF模型的研究中发现，AF后心房肌细胞数量增多而平均体积减小，提示细胞内线粒体有裂变的可能。心肌细胞外基质中成纤维细胞和胶原纤维等物质的弥漫性积聚是心房结构重塑的标志，心脏成纤维细胞及内皮细胞等在心肌损伤、物理牵拉、神经内分泌调节、自分泌/旁分泌介质、炎症介质、氧化应激等刺激下发生增殖、迁移和表型改变，合成更具促纤维化特点的肌成纤维细胞[27]，其中神经内分泌系统的主要影响因素即是肾素-血管紧张素-醛固酮系统(Renin-Angiotensin-Aldosterone System，RAAS)的激活，RAAS激活引起血管紧张素Ⅱ(Angiotension Ⅱ，AngⅡ)释放，持续激活下血管紧张素Ⅱ受体密度增加[28-29]，促发机体氧化应激，在此条件下产生的转化生长因子β1能够介导和加速炎症反应和心肌纤维化。肌成纤维细胞可分泌生长因子、细胞因子、细胞基质蛋白或蛋白酶等介导胶原产生的物质，胶原的沉积促进了纤维化的发展。有研究证实，细胞外基质成纤维细胞增殖分化和AngⅡ介导的基质金属蛋白酶(Matrix-Metalloproteinase，MMP)系统调节失控直接导致了心房组织内大量胶原沉积[30]。心房纤维化的发生不仅改变心房的体积和房壁的厚度，纤维化的干扰和纤维束的连续性中断还延迟了心肌细胞电活动的传导，直接导致折返激动的形成，使AERP、APD和膜离子通道表达发生改变[31]，在结构重构的基础上加重其电生理重构。

近年来，逐渐有研究证实小分子核糖核酸(Micro Ribonucleic Acid，miRNA)与心房重构之间存在密切联系，揭示了结构重构在分子生物学水平上的表现。miRNA-1通过调节其靶蛋白Fibullin-2(与组织生长和重构有关的分泌型胞外基质糖蛋白)、miRNA-21激活成纤维细胞的信号转导通路，影响胶原蛋白的分泌，诱导心房纤维化[32-33]。miRNA-29和miRNA-133在犬的持续性AF模型中表达下调，使其调控的Ⅰ型纤维胶原蛋白分泌增多，导致心脏组织硬度提高，顺应性下降[34-35]。

2 温阳活血法的立法依据

2.1 病因 中医学中并无AF病名，根据其症状表现可归属于中医学“心悸”“怔忡”“心动悸”等范畴。张仲景在《伤寒杂病论》首次提出“心悸”这一病名，并描述其发作时脉象。《伤寒论》中“伤寒脉结代，心动悸，炙甘草汤主之”，《金匮要略》中“寸口脉动而弱，动则为惊，弱则为悸”，均描述了心悸脉象结代、节律不齐、强弱不等特点。陈修园认为悸自内惕，气怯则脉弱，心中阴阳气血不足，则导致心脉失养，神失所倚。多数学者认为，心以阳气为用，心气不足首先是阳气的亏虚，阳气不足则无力推动血液运行，唐容川《血证论》中“运血者，即是气”即给以肯定，气为血之帅，气虚日久，则血停滞为瘀。《金匮要略·胸痹心痛短气病脉证并治》曰：“阳微阴弦,即胸痹而痛。所以然者,责其极虚也。今阳虚知在上焦,所以胸痹、心痛者,以其阴弦故也。”上焦阳气虚衰，寒之阴邪乘虚而为痹痛，明确认识了AF心脉痹阻可由本虚致瘀引起。《灵枢·百病始生》载：“寒气客于脉外则脉寒,脉寒则缩踡,缩踡则脉绌急,绌急则外引小络,故卒然而痛。”意阳虚生内寒，寒性主收引，寒邪客于经脉则使其收缩拘急引起疼痛不适感，因寒性凝滞，气血运行不畅，血不利则为瘀。王清任《医林改错》也明确提出了血瘀导致心悸怔忡的理论，认为瘀血不去，新血不生，日久瘀留心脉，心气痹阻，发为心悸。

2.2 病机 现代医家对AF阳虚血瘀证的病机理论有深入的认识，谭维富[36]总结AF常发生于器质性心脏病之后，这是由于大病后心中阳气虚衰不能濡养心脉所致。郭婵等[37]认为阳虚血瘀是AF重要的病机之一，心的病变首先在于阳气的亏虚，其次是血脉的瘀滞，应以温阳活血为立法准则。曹洪欣教授[38]提出心气不足、心阳亏损是AF的关键病机，以温阳益心安神立论疗效甚佳。王阶教授[39]认为AF系由本虚标实引起，本虚主要是气、阳亏虚，标实包括瘀血、痰浊、水饮等，应以益气温阳、活血化痰为主要治法。

2.3 立法 AF阳虚血瘀证患者常伴有心悸、怔忡、畏寒肢冷、胸闷胸痛、气短乏力、舌淡胖有瘀斑瘀点、脉沉涩等表现，根据中医整体观念、辨证论治的指导思想，对于AF阳虚血瘀证的治疗应以温阳活血方药为主，根据患者叠加证候的不同，对方药给予适当加减。翁维良教授[40]认为缓慢性心律失常合并的阵发性AF其主要病机即是阳虚血瘀，运用温阳益气、活血化瘀的治法不仅使患者主观症状得到明显改善，同时AF发生次数减少，AF时心率也明显下降。

2.4 选方 中医经方在AF阳虚血瘀证的治疗中发挥着重要的作用，《伤寒论》中炙甘草汤治疗“心动悸、脉结代”病症具有通阳复脉、益气滋阴的功效。桂枝甘草龙骨牡蛎汤针对心阳不振型AF疗效显著[41]。王清任创立的血府逐瘀汤活血化瘀通脉，以及具有补气活血、化瘀通络作用的补阳还五汤，临床多有效验。《医学衷中参西录》中张锡纯专门针对心虚怔忡创制定心汤，用以补气安神、温阳活血。现代医家创立的具有温阳活血作用的自拟方、经验方等在治疗过程中也疗效明显，且在临床试验上有可靠的观察数据支持，如王立玉和沈雁[42]所拟益心汤，谭维富[36]所立复律汤，樊瑞红等[43]自拟调律汤等，以及具有温阳活血功效的相关中成药如参松养心胶囊等，在提高疗效、预防复发等方面效果显著。

3 温阳活血法对AF心房重构的影响

3.1 温阳活血法缩小左房内径，逆转心房重构 近年来，随着心房逆重构越来越受到重视，针对中医药抑制AF患者心房重构的临床研究也愈加广泛，不断有研究证实，具有温阳活血作用的方剂或中成药可以直接客观上缩小左房内径，逆转心房重构。相关研究表明，左心房内径(Left Atrium Diameter,LAD)和LAV是客观评价左心房重构程度的主要指标[21]。李舟文等[44]运用定心汤治疗气虚血瘀型永久性AF患者59例，疗程4周，研究结果显示所有患者心室率改善明显，LAD均较治疗前明显缩小，与治疗前比较，差异有统计学意义(P<0.05)。杜怡雯[45]将60例心阳不振型AF患者随机分为观察组和对照组，对照组采用常规西药治疗，观察组采用自拟温阳定志饮治疗，均治疗4周，治疗后，观察组与对照组比较LVEF明显升高(P<0.05)，LAD显著缩小(P<0.01)。由此可见，温阳活血法在逆转心房宏观重构上具有突出的优势，能够明显缩小左房内径，恢复心房的收缩功能，继而延缓病程进展，改善患者预后。

3.2 温阳活血法抑制心房重构的上游靶点

3.2.1 L型钙通道 AF快速的心房率导致Ca2+内流增加，心房肌细胞内出现Ca2+超载，负反馈性地抑制LTCC离子流密度并使其失活加快,导致LTCC电流下降，引起AERP和APD缩短，诱发AF的发生与维持。李奎等[46]在对快速心房起搏诱发的AF家兔模型的研究中发现，AF家兔模型组与假手术组比较，LTCC二氢吡啶受体(Dihydropyridine Receptor，DHPR)α2亚单位蛋白表达水平显著降低(P<0.05)，而经芪苈强心胶囊处理的观察组DHPR蛋白水平显著增加(P<0.05)。人和家兔的LTCC主要由α1和α2亚单位组成，这些亚单位的表达水平直接决定了Ca2+通道的功能和电流，有研究表明，AF患者中多种LTCC亚单位水平均明显降低(P<0.05)[47]。因此，具有益气温阳、活血通络作用的中药可以通过调节DHPR蛋白水平来促进LTCC的开放，减轻心房的电重构。张菀桐[48]研究证实，具有宁心定悸、通脉温阳功效的芪珀生脉颗粒能够通过上调心房肌LTCC的Cav1.2和小电导钙依赖激活钾离子通道蛋白表达，下调钙调蛋白和钙调蛋白激酶Ⅱ蛋白表达，减小2型雷诺丁受体(Type 2Ryanodine Receptor，RyR2)磷酸化程度，从而减轻尾静脉注射乙酰胆碱-氯化钙(Acetylcholine-CaCl2ACh-CaCl2)诱导的大鼠AF模型心房肌细胞内的Ca2+超负荷，恢复肌细胞钙稳态，延长AERP(P<0.01)，抑制心房电重构。

3.2.2 心房缝隙连接蛋白 缝隙连接不仅是心肌细胞间连接的结构基础，还是电兴奋传导的通道，缝隙连接蛋白稳定的表达和分布保证了心肌电活动快速而准确地传导[49]。AF时，心肌缝隙连接蛋白Cx40和Cx43表达上调[50-51]，心肌细胞间电偶联障碍，电信号转导路径发生变化，多个子波可沿异常传导路径传播，促进折返波的形成，增加AF的易感性。研究发现，温阳益心安神法能够干预ACh-CaCl2诱导AF大鼠模型的心肌缝隙连接蛋白Cx40和Cx43阳性表达(P<0.05)[52]，芪珀生脉颗粒也可下调心肌缝隙连接蛋白Cx40的表达水平(P<0.05)[53]，定心胶囊能够降低心肌缝隙连接蛋白Cx40基因的表达(P<0.05)[54]。由此可见，温阳活血法中药制剂能够下调心肌缝隙连接蛋白Cx40和Cx43的蛋白和基因的表达，从而减少心房多子波折返的发生，逆转心房的电重构。

3.2.3 肾素-血管紧张素-醛固酮系统 RAAS直接参与AF的电重构和结构重构，是AF发生和维持的重要因素。AF发生时，RAAS过度激活，血管紧张素转换酶(Angiotensin-converting Enzyme，ACE)mRNA表达上调，AngⅡ释放增加，AngⅡ能够诱导促分裂原激活蛋白酶系统，刺激心肌纤维的母胶原合成，从而促进心肌间质纤维化[55]。不仅如此，AngⅡ还能激活LTCC，调节细胞外Ca2+的摄取和肌质网Ca2+的释放，加重AF时心房肌细胞内Ca2+超载，引起心肌肌原纤维的溶解及破坏，导致心肌细胞凋亡和心肌纤维化[56]。有研究发现，在快速心房起搏诱导的犬AF模型中，心房肌及血浆内醛固酮水平均升高，心房肌出现明显纤维化，给予ACE抑制剂和醛固酮拮抗剂后，心肌纤维化得到明显抑制(P<0.05)[57]。范海媚[58]对心气不足型永久性AF患者的研究发现，与常规西医基础治疗比较，加用益气扶正、温阳通脉的参芪扶正注射液能够显著降低患者肾素活性和醛固酮水平(P<0.05)，在改善心功能及临床症状方面也有突出的优势。

3.2.4 基质金属蛋白酶系统 MMP系统是降解细胞外基质(Extracellular Matrix，ECM)最主要的蛋白水解酶系统，MMP与金属蛋白酶组织抑制因子的制约平衡共同维持ECM总量的稳定[59]。不仅如此，MMP在降解ECM中正常胶原蛋白的同时还能介导异常胶原的合成，使间质结构发生改变，促进心房结构纤维化。MMP-2和MMP-9为目前有关心房纤维化研究较多的2个明胶酶族，有研究证实，AF患者心房组织内MMP-2和MMP-9水平上调、活性增高，且其活性与LAD正相关[60-62]。郭婵等[37]将79例持续性AF随机分为观察组和对照组，对照组采用常规西药治疗，观察组在对照组基础上加用以温阳活血法为组方原则的中药治疗，研究结果显示观察组不仅临床疗效优于对照组，其治疗后MMP-9水平与对照组比较下降更为明显。李法宁[63]通过研究发现，参松养心胶囊联合胺碘酮治疗阵发性AF患者与单纯胺碘酮治疗能够显著降低MMP-2水平，明显改善患者的LAD和LVEF水平。由此可见,温阳活血法能够通过抑制MMP逆转左心房的结构重构，改善心房肌间质纤维化。

3.2.5 氧化应激和炎症反应 氧化应激是指机体促氧化与抗氧化平衡失调而出现的一种病理状态，氧化应激过程中，活性氧(Reactive Oxygen Species，ROS)水平提高，破坏心肌蛋白质、脂质及脱氧核糖核酸，引起心肌组织损伤，促发炎症反应，而炎症反应所产生的大量自由基、活性氧化物也会加重机体氧化还原的失衡[64]。AF氧化应激状态下，还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(Reduced Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate Oxidase，NADPHoxidase，Nox)能够诱导ROS及相关炎症介质的产生，促进成纤维细胞增殖分化，激活MMP，导致心肌纤维化[65]。同时，产生的ROS还可直接影响心房钙通道，加重心房肌细胞Ca2+超负荷。有证据证实，AF发生时心房肌纤维蛋白的氧化产物增加[66]，超敏C反应蛋白(High Sensitive-C Reactive Protein，hs-CRP)和血清同型半胱氨酸(Homocysteine，Hcy)水平升高，且hs-CRP和Hcy水平与LAD正比[67]。不论中医或西医，针对氧化应激和炎症反应的上游治疗都是治疗AF及预防其复发的重要手段[68]。王立玉[69]在对照组使用常规西药的基础上给予温阳活血、化痰安神的益心汤治疗AF患者，疗程3个月，研究结果显示，观察组左心室舒张末期内径与对照组比较明显减小，hs-CRP、肿瘤坏死因子(Tumor Necrosis Factor，TNF)-α、超氧化物歧化酶、NADPH氧化酶指标均显著改善，2组比较差异有统计学意义。章晶晶等[70]通过建立伴有代谢综合征的AF大鼠模型发现，参松养心胶囊能够明显降低TNF-α、白细胞介素(Interleukin,IL)-1β、IL-6、NOD样受体热激蛋白结构域3蛋白表达水平,达到抑制其炎症反应和交感激活的目的。顾勇清等[71-72]研究发现，化瘀复元胶囊可以显著降低AF患者Hcy和hs-CRP等因子水平，通过抑制机体氧化应激和炎症反应进而减轻心房重构。

4 小结

综上所述，心房重构在AF发生与维持过程中发挥着重要的作用，其机制主要包括电重构和结构重构，电重构主要表现为LTCC和钾离子通道的表达变化，结构重构在AF进展中的影响更为显著，宏观表现为左心房的扩大，微观可发现心房肌细胞内超微结构改变和肌间质纤维化。近年来，随着对AF机制研究的不断深入，发现中医药在抑制AF心房重构方面具有显著影响[73]，作为AF主要证型的阳虚血瘀证心房重构发生概率较高，运用温阳活血法治疗阳虚血瘀证AF患者，不仅能在宏观上缩小左房内径，还能通过干预其心房重构的上游靶点从而逆转重构，主要靶点包括LTCC、心肌缝隙连接蛋白、RAAS、MMPs以及氧化应激和炎症反应等。

5 讨论

目前相关研究仍存在一定的局限性，有些研究对于纳入病例并未进行中医辨证，并不明确以温阳活血为立法是基于辨证为阳虚血瘀证的AF患者；且现有研究还存在样本量小、观察时间短、研究设计不完善等问题。未来应进行大样本、多中心及具有长效性的随机对照试验，完善AF分类、病程和合并疾病的分组研究，以期为针对性干预心房重构上游靶点治疗AF提供更为可靠的参考。