依普利酮参与心房颤动上游防治的可能机制

杨禹 缪帅 赵志强 李广平

300211 天津医科大学第二医院心脏科 天津市心血管病离子与分子机能重点实验室，天津心脏病学研究所

心房颤动(atrial fibrillation，AF)是常见的心律失常之一，其患病率逐年升高，对人类健康及经济造成极大负担[1]。罹患AF使患者易于并发心力衰竭(heart failure，HF)和脑卒中等心脑血管病，并使患者脑卒中风险增加5倍以上[2]。目前，AF发病的分子及细胞机制尚未完全阐明，且持续性AF的诊治因抗心律失常药物的副作用而处于次优状态，越来越多的研究者转而将目光聚焦在AF的上游防治上。近期一项研究应用心脏钆对比剂延迟增强磁共振成像技术显示阵发性AF患者的心房肌呈纤维化改变，且存在心房纤维化的窦性心律患者预期出现AF及栓塞的风险升高[3]。心房肌纤维化使心房功能下降，电传导异质性增加，继而心房扩大，形成心房结构重构及电重构，后二者均为AF的发生及持续的重要因素[4]。早期动物实验提示HF心肌组织出现明显纤维化，且其中盐皮质激素受体(mineralocorticoid receptor，MR)水平增高[5]。而依普利酮(eplerenone)，一种选择性醛固酮受体拮抗剂，可减轻冠状动脉的炎症反应，并通过降低基质金属蛋白酶的激活而减少心肌间质纤维化，进而改善心室重构[6]。随后经典的EPHESUS试验及EMPHASIS-HF试验也证实了依普利酮对HF患者预后的改善作用。随着研究的深入，SPIR-AF研究提示螺内酯可降低AF的复发风险，这首次显示了拮抗MR具有潜在的AF保护作用[7]。一项荟萃分析表明，醛固酮受体拮抗剂(mineralocorticoid receptor antagonists，MRAs)在预防AF方面具有有效性，且在合并HF时预防效果更加明显[8]。近期一项实验显示依普利酮可减轻绵羊心房纤维化和心房扩张，并降低AF诱发率[9]，这强烈提示了依普利酮对AF防治的潜在有效性。现就近期研究结果对依普利酮通过改善心房肌纤维化进而参与AF上游防治的可能机制作一综述。

1 依普利酮调节重构细胞的可能机制

不良心血管事件激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统(renin-angiotension-aldosterone system，RAAS)导致血清醛固酮水平升高[10]。过量醛固酮诱导心肌纤维化的主要效应重构细胞为巨噬细胞(macrophages)及心肌成纤维细胞(cardiac fibroblasts，CFs)，其首要关键步骤是巨噬细胞的募集和浸润。Fraccarollo等[11]的研究显示，将小鼠左冠状动脉结扎7 d后，与对照组相比，髓系细胞限制性MR缺陷小鼠的心功能和重塑得到改善。这提示巨噬细胞MR失活可能通过增强中性粒细胞吞噬功能、抑制自由基形成以及调节CFs的活化状态来促进心肌梗死愈合。若在结扎后给予含有依普利酮的脂质体，可以改善对照组小鼠的愈合反应及心脏重构。因此，巨噬细胞MR很可能是心肌梗死后恢复及纤维化的关键调节因子。此外，Chen等[12]建立转化生长因子(transforming growth factor，TGF)β1突变小鼠模型，应用免疫组化及Western blotting技术发现依普利酮可降低心房纤维化相关结缔组织生长因子(connective tissue growth factor，CTGF)及纤维连接蛋白(fibronectin，FN)的表达。该实验证明依普利酮特异性抑制心房纤维化，并减少巨噬细胞在该模型小鼠心房中的聚集。值得补充的是，Kadoya等[13]观察到在醛固酮处理的巨噬细胞培养上清液中检测到白细胞介素(interleukin，IL)18，线粒体衍生的活性氧(reactive oxygen species，ROS)激活了这些巨噬细胞的炎性小体，且该途径可被依普利酮抑制。尽管这是一项针对肾间质纤维化的实验，但其仍强烈提示巨噬细胞暴露于高水平的醛固酮可通过氧化应激及炎性反应促进心肌纤维化。另外，CFs在纤维化中亦扮演重要角色，其激活与炎症相关。CFs的增殖首先经历肌成纤维细胞转分化，之后沉积大量细胞外基质蛋白，而RAAS和炎症因子在梗死区肌成纤维细胞活化中起重要作用[14]。依普利酮作为一种RAAS轴抑制剂，很可能对CFs的活化具有抑制性调节作用。

许多免疫细胞和细胞因子已经被报道具有直接或间接作用导致心肌纤维化。依普利酮可通过作用于免疫细胞间接调节CFs活性。如调节性T淋巴细胞(Treg细胞)，通过分泌抗炎细胞因子IL-10和TGF-β来发挥抗炎活性并维持免疫稳态[15]。Shao等[16]将CFs与Tregs共同孵育后发现CFs增殖水平，Ⅰ型、Ⅲ型胶原以及基质金属蛋白酶2(matrix metalloproteinase-2，MMP-2)水平显著升高；Tregs被激活，其细胞内TGF-β水平较对照组升高5.8倍，其较特异性电流Kv1.3比对照组升高了4倍以上。而依普利酮对上述改变具有明显的抑制作用。这很可能是由于依普利酮对Kv1.3通道的具有高度亲和性，从而直接拮抗Kv1.3通道，进一步抑制Tregs的增殖，并由此在心肌纤维化及心肌重塑的过程中发挥调节作用。

综上，依普利酮直接或间接作用于巨噬细胞及CFs这两种主要参与心肌重构细胞并起到抑制性调节作用，阻遏心肌纤维化从而改善心肌重构。然而，仅仅探究细胞层级的调节是不够深入的，关键的作用靶点往往需要在细胞通路/分子层级去探讨研究。

2 依普利酮可能参与调节的信号通路

近期研究表明，依普利酮对多种细胞因子及炎症因子相关通路均有调节作用，这提示依普利酮对心肌纤维化的改善很可能是经过以下多重途径实现的。

经典的TGF-β/Smad通路在细胞发育和肿瘤发生中起关键作用。TGF-β与细胞表面受体结合并从胞质转移到胞核，此时Smad2和Smad3被激活，继而核内调节基因转录。Lax等[17]建立了前降支结扎大鼠心肌梗死模型，观察到心梗后血清Gal-3、TGF-β及Smad3水平升高，纤维化和炎症标志物水平升高。螺内酯与依普利酮均可下调Gal-3、TGF-β和Smad3的表达，起到对心肌重塑的保护作用。依普利酮对该经典通路的负性调节作用为其抑制心肌纤维化奠定了较为坚实的基础。

IL-33/ST2通路及MR/IL-6/COX-2/PGE2/EP2，4/MMP-1，9通路是重要的炎症反应通路。ST2是IL-1受体家族的成员，可溶性ST2(sST2)是预测心肌重塑、纤维化和炎症的生物标志物[18]。近期燕亚茹等[19]研究提示sST2水平不受肾功能影响，相较于B型利钠肽(B-type natriuretic peptide，BNP)在HF预测方面更具优势。IL-33/ST2信号不仅参与T细胞介导的免疫反应，而且参与心肌细胞及成纤维细胞的胞间信息传递，很可能成为防治HF的靶点[20]。Lax等[17]的上述实验证明在影响TGF-β-Smad通路的同时，MRAs对IL-33/ST2通路也具有调节作用：梗死组织IL-33和sST2水平升高，MRAs可增强IL-33/ST2信号转导，但同时降低sST2的表达；而在非梗死组织，MRAs同样增强了IL-33的上调。这提示了IL-33在应激状态下对心肌具有保护作用。无独有偶，Chen等[21]的后续实验证实了上述观点，即心肌梗死大鼠左心室收缩功能明显降低，IL-33、ST2、IL-1β水平升高。IL-1β可诱导sST2的表达，加速急性心梗后HF的进展。依普利酮可通过减少IL-1β和sST2的表达来改善左室功能。Liao等[22]设计了一种具有单核/巨噬细胞功能的人单核细胞系THP-1的细胞研究，其结果表明醛固酮通过MR诱导IL-6的表达，促进THP-1细胞的迁移和浸润。同时蛋白酶阵列和siRNA的实验结果，MMP-1和MMP-9的表达与醛固酮诱导的巨噬细胞浸润有关，且这一作用通过环氧合酶-2(COX-2)和前列腺素E2的EP-2和EP-4受体介导。过量醛固酮暴露使小鼠心肌中巨噬细胞限制性F4/80蛋白(一种膜表面糖蛋白，表达于多种成熟的巨噬细胞中)阳性细胞的数量明显升高。依普利酮或抗IL-6抗体干预可显著抑制上述病理改变，这提示拮抗MR很可能通调节 MR/IL-6/COX-2/PGE2/EP2，4/MMP-1，9通路来抑制心肌纤维化。依普利酮对上述通路的调节作用提示了其在炎症因子这一重要促进心肌纤维化因素上的重要拮抗作用。

此外，氧化应激也是心肌纤维化的重要诱导因素之一。Huby等[23]已证明瘦素通过MR依赖机制促进心肌纤维化，此外瘦素还可以通过增加大鼠心肌细胞的氧化应激并激活PI3K/Akt通路，刺激I型胶原、TGF-β、CTGF以及半乳糖凝集素-3(Galectin-3)的等成纤维细胞调节因子及炎性因子的合成[24]。Gutiérrez-Tenorio等[25]研究证实了依普利酮拮抗瘦素所诱导上述因子水平的升高，且降低超氧阴离子总量和线粒体水平。有趣的是，ROS清除剂MitoTEMPO同样可减轻高脂喂养大鼠的心肌纤维化和超氧阴离子水平，并抑制了该模型大鼠体循环中瘦素和醛固酮水平的升高。这提示了依普利酮拮抗瘦素诱导心脏纤维化中的作用很可能是通过干预线粒体ROS/PI3K/Akt通路而实现的。

正如前文所述，醛固酮拮抗剂依普利酮对心肌纤维化这一病理改变的改善并非仅由单一途径实现：其作用通路涵盖细胞正常增殖、炎症反应及线粒体氧化应激等多种途径，进一步同时调节多种细胞器功能变化并介导多种相关分子及细胞因子的表达，从而最终达到对心肌纤维化的抑制并改善心肌重构。Liu等[26]探究并证实了细胞因子信号转导抑制因子3作为gp130受体抑制心肌肥厚负性调节因子的关键性作用，并提出该因子同时调节gp130/STAT3/Akt/ERK1/2、TGF-β/Smad2/3和NF-κB等多条信号通路来减轻炎症反应和抑制纤维化，该研究有力地支持了上述多通路同时调节同一病理变化的观点。

3 依普利酮在非心肌组织中的抗纤维化作用

较多实验表明，依普利酮对多种非心肌组织具有抗纤维化作用。依普利酮可抑制醛固酮诱导的主动脉平滑肌增生和胶原沉积[27]。此外，依普利酮还可通过抑制MR改善肺血管纤维化[28]以及肾间质纤维化[13，29]等。尽管这些改善作用并非直接作用于心室肌或心房肌组织，但这些实验结果对依普利酮抑制心肌纤维化发生机制的理解具有启迪作用，并为心肌MR及MR拮抗的研究提供了大量经验和实验途径。

4 结论与展望

综上，本文探讨了依普利酮改善心肌纤维化的可能作用机制：依普利酮在细胞层面一方面抑制单核巨噬细胞向心肌组织迁移浸润，另一方面抑制心肌间质成纤维细胞增殖分化；在细胞通路及分子层面通过MR介导干预 TGF-β/Smad、IL-33/ST2、MR/IL-6/COX-2/PGE2/EP2，4/MMP-1，9及ROS/PI3K/Akt通路等多条通路抑制炎症及纤维化相关分子的表达，起到抑制心肌纤维化及改善心脏结构重构的保护作用，这为AF的上游防治提供了新的研究思路和潜在治疗靶点。然而值得关注的是，依普利酮的上述作用多来源于心室肌数据，对心房肌直接研究仍然较少；且AF重构的治疗具有长期性[30-31]，依普利酮在阵发性AF治疗中的长期效果以及相关临床副作用的观察仍需进一步研究。

利益冲突：无