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编号:11187288
肾素-血管紧张素系统与心房颤动心房结构重构研究进展
http://www.100md.com 2006年10月1日 自己撰写
     李 悦. 李为民

    摘要 心房颤动(AF)使心房发生结构重构,主要表现为心房肌间质纤维化、肌原纤维溶解和细胞凋亡等,在促进AF发作和持续中发挥重要作用。新近研究发现,AF时心房肌局部肾素-血管紧张素系统(RAS)激活是引起心房肌间质纤维化、肌原纤维溶解和细胞凋亡的主要原因之一,与AF心房结构重构关系密切。

    关键词 心血管病学 心房颤动 结构重构 血管紧张素

    中图分类号:R541.7 文献标识码:A

    心房颤动(AF)使心房发生电重构和结构重构。心房结构重构,主要表现为心房肌间质纤维化、肌原纤维溶解和细胞凋亡等,在AF转复后恢复缓慢甚至不能完全逆转,在促进AF发作和持续中发挥重要作用。
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    肾素-血管紧张素系统(renin angiotensin system, RAS)主要包括肾素、血管紧张素原、血管紧张素Ⅰ(AngⅠ)、血管紧张素转换酶和血管紧张素Ⅱ(AngⅡ),其中AngⅡ发挥主要作用。目前认为,除循环RAS外,局部组织如心脏、血管壁、肾脏和脑等也存在独立的RAS。循环RAS与局部RAS属于两个独立系统,前者主要参与血压与心肾内稳态调节,而局部RAS由组织本身产生,调控局部组织生长和分化。本文就局部RAS激活与AF心房结构重构的关系作一综述。

    1 AF心房肌RAS激活

    研究发现,长期心室快速起搏诱发心力衰竭(简称心衰)犬心房肌AngⅡ含量较对照组犬显著升高,是导致心衰犬心房结构重构和AF发生的主要原因,而依那普利能够显著降低心衰犬心房组织AngⅡ含量,减少AF发生[1]。Goette等[2]发现,慢性AF患者心房肌血管紧张素转换酶表达较窦性心律者增加3倍,提示局部RAS激活。与窦性心律者相比,慢性AF患者心房肌AngⅡ1型(AT1)受体含量减低34.9%,AngⅡ2型(AT2)受体含量增加24.6%,认为是代偿RAS激活的结果。
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    研究证实,压力超负荷能够诱导心肌血管紧张素转换酶mRNA和蛋白表达上调,使心肌血管紧张素转换酶活性增加,AngⅡ含量升高[3]。AF时心房压力升高,心房壁张力增大可能是导致心房肌RAS激活的主要原因之一。缺血能够引起心肌肾素、血管紧张素原和血管紧张素转换酶基因表达上调,使心肌肾素活性和AngⅡ水平明显升高[45]。AF时由于快速的心房率,心房肌耗氧量增加2~3倍,代谢速率加快,导致心房肌缺血,能够引起心房肌RAS激活。AF时心房肌RAS激活的确切机制仍有待进一步研究。

    2 RASAF心房肌纤维化

    AF时心房肌间质纤维化或胶原纤维重新分布,尤其是心房传导束纤维化,使激动传导速度减慢、路径曲折,有助于AF发生。AF患者心房肌Ⅰ型和Ⅲ型胶原含量显著增加,与AF持续时间和复发率呈正相关[6]。心房肌成纤维细胞合成、分泌Ⅰ型和Ⅲ型胶原主要受RAS调节。AF时心房肌RAS激活是导致心房肌间质纤维化的主要原因。
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    促分裂原激活的蛋白激酶(MAPK)是RAS引起心房肌间质纤维化的主要途径之一。细胞外信号调节激酶(ERKs)是MAPK主要和经典的信号转导通路。ERKs多以非活化形式存在于胞浆。AF时心房肌RAS激活,通过AT1受体激活鸟苷酸结合的调节蛋白(G蛋白),诱发一系列酶的级联反应,使ERKs磷酸化。活化的ERKs通过转位方式进入细胞核,促进编码核转录因子的早期反应基因(如原癌基因c-fos、c-myc、c-jun和Erg-1等)表达,并引起次级反应基因(如ANF、MHC和MLC-2等)异常表达,激活心肌间质细胞纤维网络,导致心房肌纤维化。Goette等[2]发现,与窦性心律者比较,慢性AF患者心房肌ERK2、活化ERK1/ERK2的mRNA和蛋白质表达显著增加。心室快速起搏诱发心衰和AF犬心房肌间质纤维化明显,心房肌磷酸化的ERK、c-Jun氨基末端激酶和蛋白激酶p38/RK表达明显增加,而依那普利能够有效降低心衰犬心房肌AngⅡ含量和ERK表达,抑制心房肌纤维化[1]
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    基质金属蛋白酶介导胶原降解,在心房结构重构过程中发挥重要作用。Hoit等[7]发现,长期心房快速起搏诱发AF犬心房肌基质金属蛋白酶-9的活性较对照组犬心房肌增加50%,而其特异性组织抑制因子-4蛋白水平却降低50%。研究证实,AngⅡ能够使培养的心脏内皮细胞基质金属蛋白酶-1抑制因子基因表达及蛋白合成增加,抑制胶原降解,而该作用能够被氯沙坦阻断。AF时心房肌RAS激活可能通过影响基质金属蛋白酶及组织抑制因子表达引起心房肌间质纤维化,尚有待进一步研究。

    Berglund等[8]发现,与窦性心律者相比,AF患者血浆醛固酮水平明显升高。复律后,AF患者血浆醛固酮水平显著降低[9]。RAS激活能够刺激肾上腺皮质球状带分泌醛固酮,促进心房肌间质纤维化。缓激肽在组织中由激肽酶Ⅱ降解,血管紧张素转换酶具有激肽酶Ⅱ的活性。AF时心房肌血管紧张素转换酶表达上调、活性增加能够促进缓激肽降解[2],促进心房肌纤维化。
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    3 RASAF心房肌肌溶解

    Ausma等[10]发现,AF山羊心房肌细胞收缩成分缺失,可见残余肌原纤维结构如Z带物质团块,提示出现肌溶解。随AF持续时间延长,上述病理变化更加明显。Aime-Sempe等[11]发现,慢性AF伴心房扩大患者64%的心房肌细胞出现肌溶解现象。虽然无AF的二尖瓣病患者心房肌也存在肌溶解现象,但伴AF的二尖瓣病患者心房肌肌溶解程度更严重。Schotten等[12]证实,心房增大伴AF的二尖瓣病患者心房肌肌溶解程度与心房收缩功能降低呈正相关。心房舒缩功能降低使心房进一步扩大,能够形成更多折返,AF更稳定。

    钙激活蛋白(calpains)是一类Ca2+依赖性中性蛋白酶,广泛存在于机体各种组织。calpainⅠ和calpainⅡ是calpains家族中最具代表性的蛋白激酶结构。当胞浆内Ca2+浓度增高时,Calpains被激活,能够对肌原纤维蛋白和细胞结构蛋白发挥蛋白水解作用。AngⅡ能够通过激活L型钙通道和蛋白激酶C途径,增加细胞外钙摄取和肌浆网钙释放,加重AF时心房肌细胞钙超载。由于心房肌AngⅡ受体密度明显高于心室肌,AngⅡ增加心房肌钙浓度的能力远远超过增加心室肌钙浓度的能力。Shao等[13]发现,氯沙坦虽然不改变基础状态大鼠心肌细胞内Ca2+浓度,但能够阻断AngⅡ引起的Ca2+浓度增高。Brundel等[14]观察到,阵发性和持续性AF患者心房肌calpain活性分别较窦性心律者增加2倍和3倍,与心房肌肌溶解程度呈正相关。AF时心房肌 RAS激活可能通过促进钙超载使Calpains激活,引起心房肌肌原纤维溶解和破坏。
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    有研究发现,AF患者心房肌calpainⅠ水平较窦性心律者显著升高(461%±201%比100%±34%)[15]。Sandmann 等[16]证实,心肌梗死大鼠心肌calpainⅠ、calpainⅡmRNA和蛋白表达显著增加,是通过AT1受体介导,能够被雷米普利和缬沙坦抑制。因此心房肌 RAS激活还可能通过促使calpains基因和蛋白表达上调导致心房肌肌溶解。

    4 RASAF心房肌细胞凋亡

    细胞凋亡是细胞由基因决定的自动结束生命的过程。Bauer等[17]发现,长期心房快速起搏诱发AF猪的心房肌凋亡细胞数量明显增加。慢性AF患者发生肌溶解的右心耳细胞经细胞凋亡原位杂交检测多数呈阳性,促细胞凋亡的半胱氨-门东氨酸蛋白酶-3(caspase-3)表达明显增多,而抗凋亡的bcl-2蛋白表达显著减少[18]。细胞凋亡使心房肌细胞逐渐丢失,参与引起AF心房结构重构和舒缩功能降低。
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    心房局部RAS激活与AF心房肌细胞凋亡关系密切。AngⅡ能够通过AT1和AT2受体直接引起心房肌细胞凋亡。AngⅡ还能够促进核因子-κB(NF-κB)表达,活化的NF-κB在p53介导的细胞凋亡中发挥重要作用。研究证实,AngⅡ与心肌细胞共同孵育24h,能够使凋亡细胞百分率较正常对照组增加5倍[19]。Cardin等[20]发现,随心房肌AngⅡ含量增高,长期心室快速起搏诱发心衰犬心房肌bax/bcl比值增大,caspase-3活性升高,凋亡细胞数量明显增多;而依那普利能够显著降低心衰犬心房肌AngⅡ含量,使心房肌bax/bcl比值和caspase-3活性降低,防止细胞凋亡发生。

    Calpains与细胞凋亡关系非常密切,将Calpains注入活细胞可以诱导细胞凋亡。在地塞米松或γ-射线诱导胸腺细胞凋亡,放线菌酮诱导晚幼粒细胞凋亡以及缺血再灌注诱导肝细胞凋亡过程中均发现Calpains活性升高,且早于凋亡表型的出现,应用Calpain抑制剂可以部分或全部抑制细胞凋亡发生。心房肌RAS激活还可能通过使Calpains表达上调并促进其激活引起心房肌细胞凋亡。
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    新近研究证实,依那普利[21]和坎地沙坦[22]能够抑制长期心房快速起搏犬心房肌纤维化,降低犬AF诱发率和持续时间;群哚普利能够降低心肌梗死伴左室功能障碍患者AF发病率达55%[23];赖诺普利和依贝沙坦还能够明显减少AF病人电复律后AF复发率。因此,ACEI和AT1受体拮抗剂虽然不是传统意义的抗心律失常药物,但可能通过阻止心房肌纤维化、肌原纤维溶解和细胞凋亡,防止AF心房结构重构,对AF防治有益,是今后AF防治研究的主要方向之一。

    参考文献

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    .作者单位:哈尔滨医科大学第一临床医学院心内科(哈尔滨,150001)

    作者简介:李悦(1972-),男(汉族),哈尔滨人,副主任医师,博士,主要从事心血管内科介入治疗研究, 百拇医药