布鲁顿酪氨酸激酶抑制剂诱发心房颤动的机制研究进展

2023-04-15高士豪综述审校

中国临床新医学 2023年2期

高士豪(综述)，周涛(审校)

心房颤动(atrial fibrillation，AF)是临床上最常见的心律失常类型之一。AF发生的病理生理机制复杂，可归因于不同的病理因素导致的不良心房重构[1]。目前临床上按照AF的持续时间分为阵发性AF、持续性AF和永久性AF。研究表明，布鲁顿酪氨酸激酶(Bruton′s tyrosine kinase,BTK)抑制剂可诱导AF的发生[2]。BTK抑制剂可以靶向抑制B细胞受体(B cell receptor，BCR)通路中BTK进而阻碍B细胞相关恶性肿瘤的生长，但在临床中发现较多患者因存在较严重的AF而被中断使用，其中的代表药物为依鲁替尼，研究表明使用依鲁替尼的患者中AF发生率高达16%[3]。因此，对于BTK抑制剂诱发AF的相关机制的探索，可以为AF发病机制的研究提供新思路。

1 AF发生及维持的机制

AF是一种常见的快速且不协调的心律失常类型，诱发AF的有关宏观因素包括年龄、晚期心力衰竭、血栓栓塞及心脏血流动力学参数异常等[4]，这些因素可通过对激动起点和激动传导过程的影响诱发AF。因此，一些病理生理因素导致的异位搏动和折返传导等学说被广泛接受。对于AF的维持，大部分学者认同与心房的电生理及心肌组织结构的重构有关[5]。但无论是AF发生还是持续性AF的维持，具体的病理生理过程是多样且复杂的。有研究表明，临床上阵发性AF的发生大多可以归因于局部触发因素(异位搏动)，例如左右心房、肺静脉、腔静脉、冠状静脉窦开口等部位，这些部位大多存在心肌袖，可以快速地发放冲动，驱使周围的心房组织产生AF[5]。以肺静脉(pulmonary vein，PV)为例，在左心房开口处的静脉壁中含有括约肌，PV外有心肌袖缠绕，所以PV内存在自发、独立的电位[6]，这可能是此处异位搏动较为频发的原因。也有研究表明，心脏自主神经系统(autonomic nervous system，ANS)在心脏的异位起搏中起重要作用，心脏外在ANS和内在ANS可同时激活交感迷走神经，增加Ca2+内流，同时缩短心房动作电位的时长，通过早期除极诱导异位兴奋，触发PV放电来诱导AF发生[7]。一些疾病因素如二尖瓣反流、心肌梗死等可通过对局部独立电位、自主神经等方面的影响诱导AF发生。对于AF的维持，目前心房重构理论被广泛接受。心房重构包括电重构、结构重构、代谢重构、神经及激素重构等方面，其中电结构和结构重构对AF的维持及复发起主要作用。心房在应对高血压、心脏瓣膜病、充血性心力衰竭等情况时，会产生上述各方面的重构变化，为AF的发生提供了基质，而AF又会促进心房的重构变化，形成正反馈，维持AF的复发和进展。研究表明心房重构在早期主要表现在电生理及离子通道等方面的变化，比如Ca2+通道蛋白的表达及功能障碍，引起的心肌电生理紊乱进一步加重心房组织结构损害，降低心房自我代偿储备功能，最终造成心房肌结构改变和功能障碍，其中就包括心房的大小、形状、心肌细胞及心肌纤维化等方面的变化[8]。心房肌发生各种结构重构后也可正反馈促进电重构，如此循环往复引起阵发性AF进展为持续性AF，乃至永久性AF。

2 BTK抑制剂诱导AF的产生

BTK最早作为X-连锁无丙种球蛋白血症的明确致病基因被发现[9]，此后对BTK的功能进行了广泛而深入地研究，发现BTK属于BCR信号通路中的关键成分。BTK抑制剂作为针对BTK所设计的小分子靶向抑制剂可通过阻断BCR信号通路转导调控下游信号通路，BTK抑制剂目前已成为治疗B细胞相关疾病的重要方法[10]。随着BTK抑制剂在临床上广泛应用，研究者发现较多患者出现AF等不良反应，其中代表药物为依鲁替尼。Coutre等[11]通过对94例长时间服用依鲁替尼的患者的药物安全分析发现，有11%的患者存在药物相关性AF。Thompson等[12]对使用依鲁替尼引起AF的56例慢性淋巴细胞白血病患者进行了临床研究，发现62%的患者经过依鲁替尼治疗后AF持续存在，高达46%的患者因为后果严重需要停用依鲁替尼。因此，深入探究BTK抑制剂使用过程中引起AF的发生机制，无论对于BTK抑制剂的临床应用管理还是拓展AF发生机制的研究思路均有重要意义。

3 BTK抑制剂诱导AF发生的机制

3.1BTK抑制剂对心肌组织纤维化的影响 AF的发生和维持与心房重构密切相关，其中最主要的心房重构是电生理重构和结构重构，结构重构以心房组织的纤维化尤为重要。有研究表明，心房组织的纤维化可导致功能失调的细胞外基质增加，并与心房肥厚、细胞凋亡和心肌细胞膜的功能障碍有关[13]。这些改变可引起心房传导变化，出现不均质传导引起的折返、心肌电传导连续性破坏及局部传导障碍等[14]，促进AF发生及维持。BTK抑制剂在不同组织的纤维化过程中起到重要作用。Fisher等[15]的研究结果表明，依鲁替尼可以减轻移植物和宿主的纤维化，但并没有缓解反而加重了博来霉素诱导的肺部纤维化。Erickson等[16]的研究中，大鼠口服BTK抑制剂28 d后胰腺组织出现炎症及纤维化反应，同时在胰腺癌小鼠模型相关研究中发现BTK抑制剂发挥了抗纤维化作用[17]。此外，有研究表明BTK的表达水平在特发性肺纤维化患者外周血B细胞中表达异常增高[18]。由此可以推测BTK抑制剂在不同器官组织纤维化方面所发挥的作用是不确定的。Jiang等[19]的实验证实，研究中使用伊鲁替尼25 mg/(kg·d)对实验组小鼠进行干预，对照组小鼠口服20% β环糊精0.3 ml/d，4周后实验组小鼠心房组织纤维化程度较对照组明显增高。McMullen等[20]的研究发现，依鲁替尼可以抑制心脏PI3K-AKT通路的信号转导。有研究指出，PI3K-AKT通路作为心脏的保护通路，提高其蛋白的表达可以减轻心房组织纤维化，从而降低AF的发生率[21]。还有研究表明，PI3K-AKT通路亦可能通过炎症、氧化应激、神经内分泌等不同机制参与AF的发生和维持[22]。以上研究表明BTK抑制剂存在诱导心肌组织纤维化的可能，该过程可能与抑制PI3K-AKT通路有关。

3.2BTK抑制剂对心肌细胞钙调控的影响在AF患者心房电生理重构中，公认的重要特征为心肌细胞动作电位时程和心房不应期缩短，这主要与钙调控紊乱所导致的心肌细胞内钙超负荷有关。AF发生时心房快速除极，伴随大量Ca2+通过L-型Ca2+通道进入细胞内，细胞内钙负荷增加，超负荷的细胞内Ca2+浓度导致Ca2+通道失活，从而导致动作电位Ca2+内流减少，动作电位时程缩短。另外，细胞内钙失调致使Ca2+/钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ(Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase Ⅱ,CaMK Ⅱ)活性增加，继而诱导肌浆网(sarcoplasmic reticulum，SR)Ca2+通道异常活跃[23]，SR中Ca2+过度释放，钙库内Ca2+减少，进一步增加细胞内Ca2+负荷。有研究表明，CaMK Ⅱ作为连接上游有害因素[如心肌细胞内活性氧(reactive oxygen species，ROS)]的中介物，被激活后可转化为下游的促纤维化反应[19]。有研究证明，短期口服依鲁替尼可以促进SR对胞质中Ca2+的回收，增加心肌收缩的钙瞬变幅值。但在长期口服依鲁替尼的实验中，心肌舒张期对Ca2+的回收减慢，钙瞬变的幅值降低，这表明依鲁替尼对于心肌组织中钙调控的急、慢性作用并不相同。该研究还证明短期给药可以促进心房肌细胞自发性钙渗漏，致使自发性电活动发生，从而诱发AF[24]。Jiang等[19]的研究也证实了这一结果。

3.3BTK抑制剂对心肌组织中ROS的影响在心肌组织中，ROS可以氧化修饰钙转运相关蛋白，对于维持心肌正常的电机械偶联和生理应激反应有重要作用。在Zuo等[25]的研究中，线粒体ROS的快速升高可导致钙的瞬变幅值降低，衰减时间延长，同时还能增强CaMK Ⅱ的氧化和RyR2磷酸化，导致钙渗漏增加。也有研究证明ROS增加可引起体内抗氧化酶功能失调进而促使机体处于氧化应激状态[26]，加重心肌缺血损伤，诱导心肌细胞凋亡，在AF等一系列心脏疾病的病理生理过程中起重要作用。在Honda等[27]对BTK激酶的研究中，BTK缺乏的中性粒细胞中ROS水平较对照组升高3～4倍，因此BTK抑制剂可上调心肌组织中ROS水平，通过上述各种途径对AF的发生产生影响。在Yang等[28]的实验中，依鲁替尼处理的小鼠ROS相关蛋白的表达显著增高，使用NADPH氧化酶抑制剂处理可有效地预防和逆转依鲁替尼所带来的AF的发展，同时在该研究中发现NADPH氧化酶作为AF中ROS增加的主要来源[29]。依鲁替尼组小鼠相较对照组，其心肌NADPH氧化酶2蛋白表达明显增加，较好解释了导致ROS增加的上游因素，表明BTK抑制剂可以通过促进细胞内ROS水平异常升高增加心肌AF的易感性，也是BTK抑制剂诱导B细胞相关恶性肿瘤细胞死亡的关键。因此，针对心肌组织中ROS为靶点的特殊治疗方案可能是治疗依鲁替尼致AF的新途径。

3.4BTK抑制剂诱发AF的其他机制 BTK抑制剂致AF的机制远比上述所提及的更复杂多样，可以通过多途径对AF发生产生影响。Yang等[28]的实验中依鲁替尼处理的小鼠心肌组织纤维化面积明显大于对照组，ROS相关蛋白的表达也显著增高。在对钙调控的研究中，依鲁替尼组相较于对照组自发性钙渗漏发生的频率增加，钙释放的幅值明显降低，提示BTK抑制剂致AF机制的复杂性。AF的机制较为复杂[30]，研究表明BTK抑制剂可抑制C末端Src激酶(C-terminal Src kinase，CSK)介导的细胞凋亡[31-32]，参与B细胞介导的信号通路、Toll样受体介导的信号通路等，各种机制相互交叉、相互贯通形成复杂的病理生理网络。