成纤维细胞生长因子同源因子1在心律失常发病机制中的研究进展

秦 桃，李 青，李菊香

(南昌大学第二附属医院 心血管内科， 江西 南昌 330006)

心律失常是心血管疾病中重要的一组疾病。据统计，2016年美国心血管病死率占总病死率的30%，因心血管疾病导致死亡的人数约为275万，而其中43.5%的人死于心源性猝死[1]。心律失常是心源性猝死的主要原因。虽然近年来有关心律失常的基础研究和临床治疗手段取得了长足的进步，但由于对心律失常的确切发病机制缺乏全面的了解，发病率及病死率仍逐年增加。心脏的电重构、结构重构及神经激素失调是心律失常发生发展的病理基础[2]。电重构的主要特征为心脏动作电位的改变，钠离子通道是心脏动作电位形成和兴奋传导的基础。因此，钠离子通道功能障碍会产生异常的动作电位，从而导致各种心律失常的发生。成纤维细胞生长因子同源因子1(fibroblast growth factor homologous factor 1, FHF1)作为一个新的钠离子通道调节蛋白最初发现与神经系统疾病密切相关，近年来越来越多的研究显示FHF1可能与心律失常发生发展有关，本文就此作一综述。

1 FHF1的生物学特性

成纤维细胞生长因子同源因子1(fibroblast growth factor homologous factor 1, FHF1)又名成纤维细胞生长因子12(fibroblast growth factor 12, FGF12),是成纤维细胞生长因子同源因子(fibroblast growth factor homologous factors, FHFs)中的一员，属于成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factors, FGFs)超家族。FHF1基因有两个起始转录位点，可产生两种信使RNA，被翻译成具有不同氨基末端序列的蛋白质，分别称为A型和B型，彼此之间具有相同的核心结构域和C末端，但具有不同的N末端，其长度和氨基酸序列不同。A型包含较长的N端含有核定位序列，而B型不含核定位序列，定位于细胞质[3]。FHFs有4个成员，分别为FHF1(FGF12)、FHF2(FGF13)、 FHF3(FGF11)和FHF4(FGF14)，与FGF的核心同源结构域具有序列相似性。FHF/FGF同源性序列具有30%～40%的氨基酸序列同一性，跨越编码120～130个氨基酸的区域，该区域采用β-三叶形折叠。但是FHFs各亚型间的核心序列彼此更相似，具有65%的氨基酸序列同一性[4]。FHF与FGF的核心存在细微的结构差异，导致其不能结合或激活FGF受体。并且FHF N末端缺乏分泌信号序列，因此其不会被分泌至细胞外。FHF1不作为细胞外生长因子，而是细胞内信号蛋白，与丝裂原激活蛋白激酶支架蛋白胰岛脑-2(islet brain-2, IB2)结合[5]。除此之外FHF1还可与电压门控钠通道α亚基的C末端结合[6]，调节Na+电流，在疾病的发生发展中起着重要作用。

2 FHF1与钠离子通道

电压门控钠通道(voltage-gated sodium channel, NaV)是大分子复合物，由成孔α亚基，辅助β亚基和调节蛋白组成。α亚基包含N末端，4个结构域(Ⅰ～Ⅳ)和胞质C末端，每个结构域包含6个跨膜区段(S1～S6)以及部分膜折返环。NaV的C末端具有多种功能，在通道的激活和失活中起关键作用[7]。

FHF1可与多种NaV结合，从而调节钠离子通道的功能。在感觉特异性神经元中，FHF1与NaV1.9 相互作用，可能会直接影响NaV1.9的功能或者其他钠离子通道调节蛋白与NaV1.9的结合[8]。在小脑颗粒神经元中，FHF1与NaV1.2、NaV1.6共定位于轴突的起始段，影响钠电流，参与调节神经动作电位的产生和传导[9]。除了调节钠离子电流，FHFs还影响细胞内NaV通道转运到质膜和目标轴突起始区段。FHF1突变可导致神经功能障碍，其导致的钠离子通道功能变化是早发型癫痫及小脑萎缩的潜在机制[10]。新近发现，FHF1可与心脏电压门控钠离子通道α亚基的C末端的近端区域结合，影响钠离子通道的失活，成为心律失常发生发展的重要病理基础[6]。

3 FHF1与心律失常

在心肌细胞膜去极化达到阈电位时，钠离子通道激活开放，产生快速内向的钠离子流，形成动作电位的快速上升支，在膜去极化达0 mV时钠通道开始失活，在动作电位平台期时仍有慢失活的持续钠离子电流参与[11]。钠通道功能障碍使激活或失活曲线发生位移，钠离子稳态发生紊乱，则会产生异常的动作电位而导致各种心律失常。心脏钠离子通道是各种遗传性心律失常疾病的核心，包括长QT综合征3型、Brugada综合征、进行性心脏传导系统疾病、病态窦房结综合征等[12]。NaV1.5是心脏主要的钠离子通道，由SCN5A编码。不仅编码NaV1.5的基因SCN5A突变与遗传性心律失常有关，还发现编码NaV 1.5调节蛋白的基因突变也可作为心律失常的新基因位点。例如，先天性LQTS 9型与钠通道调节蛋白CAV3(caveolin-3)的突变有关联[13]。FHF1与NaV1.5的结合发生变化可能会影响心脏钠通道的表达和功能，作为遗传性心律失常另一个尚未鉴定的基因位点。

3.1 FHF1与长QT综合征3型

长QT综合征3型(long QT syndrome type 3, LQT-3)是一种常见的遗传性心律失常疾病，其主要特征在于心电图的QT间期延长，T波/U波异常。LQT-3易产生恶性心律失常如尖端扭转性室性心动过速，从而导致晕厥和心源性猝死。LQT-3由SCN5A突变或者编码NaV 1.5调节蛋白的基因突变引起，该突变导致NaV 1.5失活减慢，动作电位平台期出现持续性内向电流增加[14]。

FHF1B在体内和体外均可与心脏电压门控钠通道C末端的近端区域结合，影响钠通道的失活，而不改变钠通道的激活。在Nav1.5-D1790G突变导致的长QT综合征3型患者中，LQT-3点突变D1790G消除了NaV1.5通道和FHF1B 之间的相互作用[6]，提示D1790G点突变的NaV1.5不受FHF1B调控，这可能是长QT综合征3型发生的机制之一。与WT-NaV1.5相比，NaV1.5-p.H1849R突变体降低了钠通道与FHF1的亲和力，使钠离子失活曲线向去极化方向转变，失活明显减慢，延长了动作电位时程[15]。Nav1.5-D1790G和NaV1.5-p.H1849R突变所导致的钠离子通道障碍均与FHF1有关，且与LQT3表型一致，提示FHF1在LQT3的发生机制中起到潜在作用。

3.2 FHF1与Brugada综合征

Brugada综合征 (Brugada syndrome, BrS) 是一种常染色体显性遗传疾病。其特征在于心电图的右心前导联中的ST段呈斗蓬形或鞍形抬高。BrS患者无明显结构异常，易产生心室颤动从而导致晕厥和心源性猝死，且常于夜间或静息时发作。BrS由SCN5A突变或者编码NaV1.5调节蛋白如Ankyrin-G的基因突变引起[16]，该突变导致心脏钠离子通道功能丧失，表现为钠离子电流密度降低。然而，迄今为止不到30%的Brugada病例确定了遗传缺陷，这表明存在其他尚未鉴定的BrS基因座。

在102名具有表型阳性但基因型阴性的BrS患者中，发现了一种罕见的错义突变，即有一例患者的FHF1B 上第7 位的精氨酸取代了谷氨酰胺(Q7R)[17]。与WT-FHF1相比，Q7R-FHF1对NaV1.5 的C末端的亲和力降低2倍，使Na+电流密度减少，动作电位振幅降低。FHF1的内含子3(-6insTT，rs199817584)中一个罕见的剪接位点突变[18]，导致所有携带 FHF1-6insTT变异的个体均表现出了BrS表型。提示FHF突变也是BrS发病机制中的重要遗传因素。

3.3 FHF1与特发性室性心动过速

特发性室性心动过速(idiopathic ventricular tachycardia, IVT)是一种罕见的单行性室性心动过速，可见于无结构性心脏病的患者。IVT发病病因不明，但DPP6、RYR2等基因与IVT的发病显著相关早已被证实[19]。提示遗传因素在IVT的发生发展中起到了重要作用。

FHF2敲除的成年小鼠心电图表现为QRS波增宽。在钠离子通道阻滞剂氟卡尼处理后其QRS波较未用药之前增宽，且诱发出了室性心动过速。而野生小鼠在氟卡尼处理之后未观察到上述现象[20]。这提示FHF2与室性心律失常的发病机制有关。在特发性室性心动过速(VT)患者中发现了FHF1-p.P211Q突变体，其显著下调FHF1蛋白的表达，影响FHF1与NaV1.5 C末端的结合[21]。证实FHF1突变与特发性室性心动过速的发病显著相关。

3.4 FHF1与NaV1.5磷酸化修饰

NaV1.5可与多种蛋白质相互作用，从而影响钠离子通道的表达、分布和功能，可促进心律失常的发生。NaV1.5是各种翻译后修饰的靶点，磷酸化修饰是目前NaV1.5研究最广泛的翻译后修饰。钙/钙调蛋白依赖性激酶II(CaMKII)，蛋白激酶A(PKA)，蛋白激酶C(PKC)，磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)和腺苷单磷酸激活蛋白激酶(AMPK)等多种蛋白激酶已被确认参与NaV1.5的磷酸化修饰。

NaV1.5 C末端被CaMKII磷酸化的同时，FHF2与NaV1.5的亲和力下降，导致动作电位平台期出现持续性内向电流[22]。FHF1B对NaV1.2的激活和失活没有显著影响，但是在CaMKII抑制剂KN93处理的细胞中NaV1.2的电流幅度大大降低[9]，说明FHF1B与CaMKII协同调节NaV1.2的磷酸化，从而证实FHF对NaV的作用是磷酸化依赖性的。综上所述，FHF1可能在NaV1.5磷酸化修饰过程中起到重要作用。

4 问题与展望

FHF1与NaV1.5的C末端结合，从而调节钠离子通道的功能，可能是遗传性心律失常新的基因位点，如长QT综合征3型、Brugada综合征、特发性室性心动过速等。钠离子通道在心房颤动的病理生理过程中具有重要意义。目前尚不清楚FHF1在心房颤动患者心脏中的表达是否异常，这种异常又是否与心房颤动的发生发展有关。FHF1与其他心血管疾病的关系也需要进一步的研究来揭示。探讨FHF1在心脏中的调节作用，从而为心血管疾病的防治提供新的潜在的分子靶标和更好的解决方案。