彭麟越，韓薇

心房顫動（房顫，AF）是一種與心力衰竭，中風以及高住院和死亡風險相關的疾病，且患病率逐年上升。目前的治療方法包括藥物治療和射頻消融[1]。但抗心律失常藥物的致心律失常作用和手術引起的組織損傷問題不容忽視，因此尋找一種新的治療方法非常重要。房顫的病理生理機制復雜，離子通道功能障礙、纖維化、氧化應激等多種因素都參與了其發(fā)生和發(fā)展[2]。近年來，多項研究證明纖維化可導致心房的傳導不均和折返，在房顫的誘導和維持中起著重要作用，是與房顫相關的心房結構重塑的標志。目前尚不完全清楚心房纖維化的確切機制，有研究表明成纖維細胞的激活和分化及細胞外基質的過度沉積與心房纖維化的關系密切。本文就房顫與纖維化的關系及心房纖維化所涉及的分子機制作一綜述。

1 心房纖維化與房顫

房顫會導致心房的結構重構，主要包括心肌纖維化增加和心肌細胞超微結構的改變。心臟纖維化表現(xiàn)為間質膠原沉積增多, 排列紊亂，密度增大，Ⅰ型/Ⅲ型膠原比例失調[3]。其中，成纖維細胞的增殖和分化及細胞外基質（ECM）的過度累積是心肌纖維化的重要基礎[4]。其發(fā)生機制復雜，主要與血管緊張素Ⅱ（AngⅡ），轉化生長因子-β（TGF-β），微小RNA（microRNA）等調節(jié)因子密切相關[5]。

房顫與心房纖維化互相作用，互相促進。纖維化是由多種與房顫誘發(fā)相關的病理因素導致的，包括細胞牽拉，神經體液激活，氧化應激等[5]。與竇性心律患者相比，房顫患者的心房組織中纖維化的程度增加，膠原累積增多[6]，且纖維化的嚴重程度與房顫持續(xù)時間與嚴重程度顯著相關。心房纖維化可通過多種機制促進房顫的誘發(fā)和維持。首先，纖維組織在縱向上物理分離心房肌纖維，打斷心肌細胞的連續(xù)性，形成傳導的物理屏障，導致心肌細胞區(qū)域耦合減少，局部微折返，促進房性心律失常的發(fā)生，為房顫的維持提供了基礎[7]。其次，成纖維細胞可直接影響心肌細胞的電活動，在心肌細胞-成纖維細胞共同培養(yǎng)時，發(fā)現(xiàn)了廣泛的心肌細胞-成纖維細胞電相互作用，可導致自發(fā)的異位電活動和折返產生[8]，有利于房顫的誘導和維持。除了直接的電相互作用外，成纖維細胞還通過旁分泌因子影響心肌細胞的電生物活性，具體表現(xiàn)為心肌傳導速度降低，動作電位時程延長和靜息膜電位增加[9]。盡管在體外研究中成纖維細胞可通過不同途徑影響心肌細胞的電活動，但其在體內的作用是否相同仍不清楚。

2 心房纖維化的形成

2.1 成纖維細胞及細胞外基質與纖維化正常的心臟主要由四種細胞類型所構成，包括心肌細胞、成纖維細胞、內皮細胞和平滑肌細胞[10]，每種細胞類型的比例隨物種的不同而變化。其中，成纖維細胞為小的紡錘狀細胞，可控制細胞外基質的組成，占心臟細胞數(shù)量的大部分，約為細胞總數(shù)的40%～60%，占心臟總體積的10%～15%[11]。生理情況下，成纖維細胞處于靜止狀態(tài)，細胞外基質中的膠原形成與分解處于動態(tài)平衡狀態(tài)，但病理情況下，在血管緊張素Ⅱ，TGF-β等一系列細胞因子和機械應力的刺激下，成纖維細胞發(fā)生增殖和分化，轉變?yōu)榧〕衫w維細胞，其合成和分泌細胞外基質的能力增強，表達α-平滑肌肌動蛋白（α-SMA）并具有收縮活性，α-SMA的表達被認為是成纖維細胞激活和分化為肌成纖維細胞的標志[12]，而成纖維細胞增殖活化為肌成纖維細胞是心臟纖維化發(fā)生的標志。目前，肌成纖維細胞的來源尚不清楚，除了常駐的成纖維細胞外，骨髓衍生細胞、內皮細胞、血管周細胞等也是其來源之一[13]。

正常的心臟間質為網(wǎng)狀結構, 可以為心臟提供結構和功能支持，主要由膠原纖維構成，分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ型膠原。Ⅰ型膠原的含量約占85%, 其纖維較粗，抗牽拉能力較強，主要用于維持房室壁的強度，Ⅲ型膠原纖維約占11%, 其纖維較細長，具有較好的伸展性。此外，細胞外基質還包括纖連蛋白、層粘連蛋白、彈性蛋白、蛋白聚糖和糖蛋白，它們都是成纖維細胞所分泌的，可由多種生長因子誘導產生，包括血小板衍生生長因子（PDGF）、堿性成纖維細胞生長因子（BFGF）和TGF-β等[14]。

2.2 心臟纖維化的形式心臟纖維化主要有兩種形式：反應性纖維化和修復性纖維化。在反應性纖維化中，成纖維細胞增殖，并分化為肌成纖維細胞，產生細胞外基質，主要在血管周圍和心肌肌束周圍累積，使正常的纖維束周圍的薄纖維組織層變厚[13]。而修復性纖維化是指當心肌細胞死亡時，成纖維細胞可替代死亡的心肌細胞進行修復性纖維化，保持肌束的完整性，但這種修復會產生明顯的縱向傳導障礙[15]。

3 心房纖維化的相關信號通路

3.1 血管緊張素Ⅱ腎素-血管緊張素系統(tǒng)主要通過血管緊張素-Ⅱ產生效應，是成纖維細胞穩(wěn)態(tài)的主要調節(jié)劑。血管緊張素Ⅱ可誘導成纖維細胞增殖和分化，在心房纖維化和房顫的發(fā)展中起重要作用。AngⅡ通過刺激AngⅡ的Ⅰ型受體（AT1R）來觸發(fā)房顫。研究顯示，房顫患者血漿中的血管緊張素轉換酶2（ACE2）活性升高，且與晚期左心房的結構重塑顯著相關[16]。此外，房顫患者的心房組織樣本中血管緊張素Ⅱ的水平升高，且AngⅡ的增加伴隨著膠原蛋白Ⅰ和Ⅲ的增加[17]。在動物模型中，注射AngⅡ可導致小鼠出現(xiàn)心房增大，纖維化增強等心臟結構重構的表型，可使房顫的誘發(fā)率和持續(xù)時間增加[18]。體外試驗中，將AngⅡ轉入成纖維細胞中，發(fā)現(xiàn)其可使膠原蛋白的分泌增加[19]。AngⅡ誘導的成纖維細胞增殖主要是通過自分泌/旁分泌的因子介導的[20]。以往研究顯示，心臟成纖維細胞表面表達ATR1，且AngⅡ以劑量依賴性方式刺激膠原合成[17]。最近研究表明，成纖維細胞核上也存在AT1R和AT2R，細胞內的AngⅡ可能通過激活核AT1R和AT2R來控制成纖維細胞功能，從而參與結構重塑[21]。3.2 TGF-β1 作為目前研究最廣泛的致纖維化因子，TGF-β有三種配體，分別為：TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3，其在體內和體外實驗中均可促進α-SMA的表達，但TGF-β1是目前研究最為廣泛，作用最為強烈的致纖維化因子[22]。在心臟成纖維細胞中，激活的TGF-β1可與I型轉化生長因子受體（TβR-Ⅰ）相結合，促進Smad2/3的磷酸化，其磷酸化的產物可與Smad4結合成復合體，進入細胞核后可以誘導成纖維細胞中α-SMA的轉錄，促進成纖維細胞激活分化，使膠原產生增加。在過表達TGF-β1的轉基因的小鼠模型中，出現(xiàn)了選擇性的心房纖維化，而心室結構無改變，這種纖維化使房顫的易感性增加[23]。最近研究表明，心房與心室對TGF-β1刺激的纖維化的反應差異主要是由心房中豐富的利鈉肽清除受體（NPR-C）介導的，將小鼠的NPR-C敲除后，心房纖維化和房顫誘發(fā)率明顯降低，而在離體成纖維細胞中，NPR-C敲除將導致膠原蛋白減少[24]。

3.3 微小RNA（miRNA）最近幾年，miRNA在心臟重塑中的作用引起了人們的注意，miRNA是18～22個核苷酸的核糖核酸（RNA）序列，與信使RNA（mRNA）的非翻譯區(qū)結合并調節(jié)基因的表達[25]。miRNA在與房顫相關的纖維化中起著重要作用，目前已經發(fā)現(xiàn)多種miRNA直接靶向纖維化信號轉導相關的膜受體，例如TGF-β及其受體受到多種miRNA的調節(jié)[26]， 而miR-29的過表達可抑制膠原蛋白增加[27]。多數(shù)與心房纖維化相關的miRNA在房顫時均下調，但miR-21是個例外，其在房顫時上調。在離體的人心臟成纖維細胞中，miR-21通過抑制TGF-β/Smad2信號通路抑制成纖維細胞的增殖[6]。此外，在小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，miR-21可通過促進Smad7的降解，從而抑制其對TGF-β1/Smad信號的抑制，促進心房纖維化[28]。最近研究表明，miR-21可與N末端腦鈉肽前體（NT-proBNP）作為房顫時的生物標志物，與心房重構密切相關[29]。目前研究人員正積極研究與纖維化相關的miRNA的信號傳導，但主要挑戰(zhàn)是每個miRNA的靶基因眾多，且同時有多種miRNA參與纖維化進程，故難以進行特異性靶向治療[25]。

3.4 瞬時受體電位（TRP）成纖維細胞表面有許多離子通道，包括鉀通道[K(Ca)3.1, KV1.5和1.6，KV4.2和4.3，Kir2.1和Kir2.3]，鈉通道（NaV1.2、1.3、1.5和1.7）[30]。研究顯示成纖維細胞含有瞬時受體電位通道[31]，但其中大多數(shù)通道的功能尚不清楚。最近研究表明，成纖維細胞膜上的TRP通道在成纖維細胞的激活中起重要作用，是成纖維細胞分化的重要激活劑[31]。TRP通道包含6個亞家族[31]，其中3個在成纖維細胞中很重要，分別為經典TRP（TRPC），M型TRP和香草素TRP家族。電刺激誘發(fā)房顫的山羊和心動過速誘發(fā)的心力衰竭犬的心房中，TRPC3表達上調。在快速起搏誘導的房顫犬的成纖維細胞中發(fā)現(xiàn)，TRPC3可導致鈣離子內流增加，激活鈣調磷酸酶（Ca N）信號通路，引起下游細胞外信號調節(jié)激酶磷酸化（P-ERK），導致心房纖維化。新生大鼠心房成纖維細胞中，TRPC3的抑制劑吡唑-3（pyrazole-3）通過TGF-β/Smad2/3信號通路顯著減輕了AngⅡ誘導的成纖維細胞遷移和增殖及膠原的上調[32]。

4 總結與展望

心臟纖維化的發(fā)生機制涉及多種分子途徑，其相對重要性取決于導致纖維化反應的根本原因。抑制纖維化以預防房顫的概念在20年前得到了研究支持，并被認為是開創(chuàng)房顫新療法的潛在方向。上游治療是指通過抑制心臟重構和抗氧化應激等多種途徑減少房顫發(fā)生，即在房顫的結構重塑尚可逆轉時治療。目前針對血管緊張素/醛固酮系統(tǒng)導致結構重構的相關治療藥物研究已取得一定進展。通過抑制纖維化而預防房顫的第一個靶標就是腎素-血管緊張素系統(tǒng)，但其研究結果表明其在房顫的一級預防中效果較好，而無有力證據(jù)支持其在二級預防中的作用。隨后的研究證明，通過多種信號傳導靶標預防纖維化的潛力，包括TGF-β[33]、miRNA[34]、TRP通道[31]等，但具體目標是否在臨床上切實可行和有效尚待確定。

由于心房纖維化的形成因素復雜，其機制也有不同，各種機制間存在復雜關系，未來需對心房纖維化的發(fā)病機制進一步探究，以期通過抑制纖維化來阻止房顫的發(fā)生和維持，為房顫的治療提供新的靶點和思路。