張續(xù)騰，劉芳，陳軍，劉曉萌，靳樂，高紅梅△

心房顫動（房顫）是臨床最常見的心律失常之一，極易導(dǎo)致心力衰竭、腦卒中等并發(fā)癥，嚴重影響患者的生活質(zhì)量。近期，一項包括我國在內(nèi)的20個國家的隊列研究，通過對153 152例中年人的心電圖進行分析發(fā)現(xiàn)，每10萬人中即有250人罹患房顫，其中我國的發(fā)病率位列第3位［1］，且隨著老齡化趨勢的加重，我國房顫發(fā)病形勢日益嚴峻。盡管如此，房顫的發(fā)生機制目前尚未完全闡明。通常認為房顫是由心臟結(jié)構(gòu)或電生理異常引起的心房肌異常激動和心房內(nèi)多子波折返促發(fā)。目前，房顫的治療目標主要為減輕癥狀及預(yù)防相關(guān)并發(fā)癥，針對房顫的上游治療手段匱乏，尋找預(yù)測房顫發(fā)生、延緩房顫發(fā)展的新靶標對房顫的治療尤為迫切。磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（AKT）信號通路是一條重要的細胞內(nèi)通路，生物信息學(xué)分析、差異基因共表達分析、權(quán)重基因共表達網(wǎng)絡(luò)分析均發(fā)現(xiàn)該通路可能參與房顫的發(fā)生和發(fā)展過程［2-4］。本文對近年來PI3K/AKT信號通路與房顫相關(guān)的一系列研究進行匯總，總結(jié)該信號通路在房顫發(fā)生發(fā)展中的可能機制。

1 PI3K/AKT通路

PI3K蛋白家族是一系列參與細胞生長、分化、增殖、細胞內(nèi)運輸?shù)裙δ艿募っ?，其激活和失活在機體免疫、代謝、心臟功能等方面起重要作用［5-6］。在已發(fā)現(xiàn)的3類PI3K中研究最廣泛的是Ⅰ類PI3K，它是一種異源二聚體結(jié)構(gòu)，由一個調(diào)節(jié)亞基（通常稱為P85，具有空間調(diào)節(jié)功能）和一個催化亞基（目前已知4種，即p110α、β、δ、γ，具有催化活性）構(gòu)成。Ⅰ類PI3K可使磷脂酰肌醇的肌醇環(huán)3′羥基磷酸化，形成磷脂酰肌醇三磷酸（PIP3），PIP3作為重要的第二信使，能夠激活下游一系列蛋白激酶，如AKT。AKT是絲氨酸/蘇氨酸激酶，為PI3K的下游調(diào)節(jié)蛋白，它由不同基因轉(zhuǎn)錄的3種亞型組成，即AKT1、AKT2和AKT3，3種亞型各自功能分布不同，但也有重疊。PIP3可以招募AKT和磷酸肌醇依賴性激酶（PDK）至胞膜內(nèi)側(cè)并激活PDK，AKT在PDK的作用下，經(jīng)磷酸化作用后轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿峄疉KT，即AKT通路激活，在細胞增殖、活化和代謝等一系列過程中發(fā)揮功能［7-8］。

2 PI3K/AKT參與心房顫動發(fā)生的機制

盡管房顫的發(fā)生機制目前尚未完全明確，但近年研究表明心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)和電重構(gòu)是房顫發(fā)生和維持的重要機制［9-11］。而心房纖維化、炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激和神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)可能是導(dǎo)致心房重構(gòu)發(fā)生的主要因素，影響房顫的發(fā)生。

2.1 PI3K/AKT與心房纖維化 心房纖維化是造成心房重構(gòu)的重要原因，是房顫發(fā)生的病理基礎(chǔ)，諸多病理因素通過激活A(yù)KT促進心房成纖維細胞的分化和增殖，促進心房纖維化的發(fā)生，增加房顫發(fā)生率［12］。同源磷酸酶-張力蛋白（PTEN）/PI3K/AKT、轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β）/Smad通路已被證明在心房纖維化中起關(guān)鍵作用［13-14］。研究表明，上調(diào)免疫蛋白酶體亞單位β5i，小鼠發(fā)生心肌肥大等結(jié)構(gòu)重塑，且PI3K/AKT上游調(diào)節(jié)因子PTEN的降解和AKT/雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號通路的激活參與上述過程［15］。另一項研究發(fā)現(xiàn)，下調(diào)血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）誘導(dǎo)的免疫蛋白酶體亞單位（β2i和β5i）的表達后，PTEN降解減少，AKT1和下游信號介質(zhì)失活，心房擴張和纖維化改善，炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激減輕，心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)改善，AngⅡ誘導(dǎo)的血壓升高和房顫發(fā)生率顯著降低；反之，當阻斷PTEN表達后，心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)加重，AngⅡ誘導(dǎo)的血壓升高、房顫發(fā)生率顯著上調(diào)［16］。Li等［17］研究發(fā)現(xiàn)，AngⅡ可以促進PTEN的降解和AKT1的激活，而激活的AKT1可以進一步促進TGF-β/Smad信號通路表達，加劇心房纖維化。另外，有研究發(fā)現(xiàn)miR-324-3p可通過靶向TGF-β抑制PI3K/AKT信號通路來抑制心肌成纖維細胞增殖，從而改善心臟重塑，降低房顫發(fā)生率［18］。Wang等［19］發(fā)現(xiàn)，在房顫小鼠中，胰島素樣生長因子1（IGF1）通過激活PI3K/AKT通路，增加結(jié)締組織生長因子和AngⅡ受體1的表達，促進心房纖維化發(fā)生。而抑制IGF1功能，可以減輕心房纖維化，改善房顫的易感性。以上研究表明，上調(diào)PTEN或保持其表達以及下調(diào)IGF1，可以降低AKT磷酸化水平，使下游通道活性降低或失活來抑制心房纖維化的發(fā)生，降低房顫的發(fā)生率。然而，也有研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病大鼠注射IGF1后，PI3K/AKT通路激活，繼而發(fā)揮抗炎及減輕氧化應(yīng)激的作用，進而抑制房顫的發(fā)生。同時，通過對糖尿病大鼠進行心臟電生理檢查后發(fā)現(xiàn)，糖尿病大鼠的心房纖維化與PI3K/AKT/內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）通道受損有關(guān)［20］。另一項研究也發(fā)現(xiàn)糖尿病大鼠的心房纖維化與PI3K/AKT/eNOS通路蛋白表達明顯下調(diào)有關(guān)，提高該通路蛋白表達可減輕心房纖維化，減少房顫的發(fā)生［21］。此外，Wang等［22］發(fā)現(xiàn)，自發(fā)性高血壓大鼠（SHR）發(fā)生左心房增大，心房細胞肥大、間質(zhì)纖維化和凋亡等心房重構(gòu)后，可促使房顫的發(fā)生，其中PI3K/AKT/eNOS信號通路蛋白表達抑制，通過替米沙坦逆轉(zhuǎn)PI3K/AKT/eNOS通路的表達失衡，SHR的心房重構(gòu)明顯減輕，房顫發(fā)生率降低。由此可見，PI3K/AKT激活后會作用于不同的下游靶標，參與房顫發(fā)生的調(diào)節(jié)。

2.2 PI3K/AKT與炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激 目前研究認為，炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激與房顫的發(fā)生及維持有關(guān)，其不僅可以通過調(diào)節(jié)鈣穩(wěn)態(tài)和連接蛋白影響心房電傳導(dǎo)，還可以通過調(diào)節(jié)多種信號通路，改變心房電生理學(xué)基礎(chǔ)，增加房顫的易感性［23-25］。許多炎性介質(zhì)和氧化應(yīng)激產(chǎn)物，如Nod樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3（NLRP3）、白細胞介素（IL）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、活性氧（ROS）和黃嘌呤氧化酶（XO）均與PI3K/AKT信號通路有關(guān)。NLRP3炎性小體是由多種蛋白質(zhì)組成的復(fù)合物，負責(zé)感知人體的潛在威脅（如病原體釋放的危險信號分子等），NLRP3炎性小體通過引起血清半胱氨酸蛋白酶-1（Caspase-1）剪切、活化，進而裂解Pro-IL-1β、Pro-IL-18，形成成熟的IL-1β、IL-18，進一步介導(dǎo)炎癥反應(yīng)，近年來研究發(fā)現(xiàn)其與多種心血管疾病有關(guān)［26-27］。在一項NLRP3炎性小體與房顫相關(guān)性的研究中，正常小鼠的NLRP3炎性小體基因被敲除后，PI3K/AKT/mTOR信號通路表達受抑制，小鼠的房顫發(fā)生率有所下降［28］。在另一項研究中，無菌性心包炎大鼠模型使用秋水仙堿后，IL-1β誘導(dǎo)的IL-6表達受到抑制，使AKT磷酸化水平顯著降低，房顫發(fā)生率降低，證實減輕炎癥反應(yīng)可以降低房顫的發(fā)生率；同時在該研究中發(fā)現(xiàn)，補充IL-6可以加劇炎癥反應(yīng)，心房纖維化加重，抵消秋水仙堿拮抗房顫的作用［29］。在另一項小鼠實驗中，應(yīng)用泛素羧基端酯酶L1（UCHL1）的抑制劑LDN57444干預(yù)小鼠后，AKT蛋白的表達受到抑制，炎性因子IL-1β、IL-6及氧化應(yīng)激標志物NADPH氧化酶（NOX）2、NOX4水平降低，小鼠的房顫發(fā)生率下降［30］。這些研究表明抑制PI3K/AKT通路可以達到抑制炎癥和減輕氧化應(yīng)激的目的，從而降低房顫的發(fā)生率。然而，Zhao等［31］以房顫犬為研究對象，其心房組織PI3K/AKT的mRNA水平非但未升高，反而降低，但在使用腎素-血管緊張素系統(tǒng)（RAS）阻斷劑阿利吉侖后，PI3K/AKT的mRNA水平升高，外周血中TNF-α、IL-6以及氧化應(yīng)激標志物XO、ROS水平均顯著降低，犬的房顫發(fā)生率下降，并且應(yīng)用PI3K/AKT通道抑制劑渥曼青霉素后阿利吉侖的抗炎、抗氧化應(yīng)激以及抗心肌重構(gòu)作用被逆轉(zhuǎn)。

2.3 PI3K/AKT與神經(jīng)內(nèi)分泌 神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)是影響房顫發(fā)生發(fā)展的重要因素。RAS是機體重要的神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)之一，在房顫動物模型和患者中均發(fā)現(xiàn)了RAS的激活。RAS通過多種機制影響心房結(jié)構(gòu)和電生理基礎(chǔ)，參與房顫發(fā)生的調(diào)節(jié)。多個研究發(fā)現(xiàn)RAS激活后顯著增加了PI3K和AKT的磷酸化水平，通過促進心房纖維化、炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激或其他作用增加房顫的發(fā)生率［32-34］。近年來人們逐漸認識到上述效應(yīng)是通過RAS中經(jīng)典的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶（ACE）/AngⅡ/AngⅡ1型受體（AT1R）軸實現(xiàn)的，另一個經(jīng)典通路ACE/AngⅡ/AngⅡ2型受體（AT2R）軸起著拮抗ACE/AngⅡ/AT1R軸的作用，且效應(yīng)常被ACE/AngⅡ/AT1R軸掩蓋。此外，RAS非經(jīng)典的ACE2/Ang/（1-7）/MAS軸，AngⅣ及其受體亮氨酸-胱氨酸氨肽酶（IRAP）起著平衡ACE/AngⅡ/AT1R軸的作用［35］，由于上述通路均對ACE/AngⅡ/AT1R軸有著拮抗或平衡作用，深入探究PI3K/AKT在這些通路中的作用對了解房顫的發(fā)生發(fā)展機制有重要意義。

甲狀腺激素軸對房顫的發(fā)生也有著重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，不論甲狀腺功能亢進還是減退都對房顫的發(fā)生起促進作用［36］。一項有關(guān)甲狀腺素相關(guān)基因與房顫發(fā)生關(guān)系的薈萃分析中進一步說明了甲狀腺素紊亂與房顫相關(guān)［37］。PI3K/AKT通路極有可能參與甲狀腺素軸影響房顫發(fā)生的過程，已有研究發(fā)現(xiàn)甲狀腺素可以激活I(lǐng)GF-1/PI3K/AKT信號通路，對心肌梗死后的小鼠產(chǎn)生抗心肌細胞凋亡、抗心肌重構(gòu)及抗炎作用［38］，也可以通過激活PI3K/AKT通路減輕氧化應(yīng)激，從而起到保護小鼠心肌缺血再灌注損傷模型心肌的作用［39］。

3 未來研究趨勢

目前關(guān)于PI3K/AKT通路與房顫相關(guān)性的研究仍在進行中。房顫個體伴發(fā)基礎(chǔ)疾病不同，如合并糖尿病或甲狀腺功能障礙等疾病，PI3K/AKT通路的表達是否會有所差異，如何避免PI3K/AKT調(diào)控不同下游靶標可能產(chǎn)生的相反的作用結(jié)果，如何調(diào)控PI3K/AKT的磷酸化水平，或者調(diào)控該通路上哪一個環(huán)節(jié)才能降低房顫的發(fā)生率仍不明確。同時，應(yīng)注意調(diào)控PI3K/AKT通路對個體帶來的潛在不良影響。一項有關(guān)新型口服抗凝藥依度沙班的研究發(fā)現(xiàn)其可通過作用于Wnt/β-連環(huán)蛋白途徑誘導(dǎo)激活PI3K/AKT通路，進而激活蛋白C系統(tǒng)，發(fā)揮抗凝作用，使血栓栓塞的房顫小鼠獲益，而PI3K/AKT水平變化對其他通路會產(chǎn)生怎樣的影響還需要大量的研究探索［40］。此外，自主神經(jīng)調(diào)節(jié)紊亂促使心肌細胞內(nèi)Ca2+超載及遺傳相關(guān)的某些位點基因的突變也被證實與房顫相關(guān)［41-42］，PI3K/AKT通路是否參與了上述過程也值得進一步探究。

4 小結(jié)

PI3K/AKT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路通過影響心房纖維化、炎癥和氧化應(yīng)激、神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)等多種不同的機制參與房顫的發(fā)生。PI3K/AKT信號通路及其上游（PTEN、IGF1、NLRP3和RAS）和下游（mTOR、eNOS和TGF-β）蛋白可能是治療房顫的有價值靶點，見圖1。目前，如何調(diào)控PI3K/AKT通路降低房顫發(fā)生率尚未達成共識，期待更深入、更權(quán)威的研究提供證據(jù)，為房顫干預(yù)的靶標探索提供新思路。

Fig.1 PI3K/AKT signaling pathway and part of its upstream and downstream pathways圖1 PI3K/AKT信號通路及部分上下游途徑