许雪峰 江凤林

.综述.

他汀类药物在心房颤动上游治疗中抗炎抗氧化应激作用的研究进展

许雪峰 江凤林

他汀类药物； 心房颤动； 炎症； 氧化性应激； 多效性

心房颤动(atrial fibrillation，AF)是临床最常见的心律失常之一，其导致的脑卒中及其他血栓栓塞事件是患者死亡或致残的主要原因。随着AF的发病率越来越高，其对现有的治疗手段也提出了挑战。上游治疗实质上是近年来提出的非抗心律失常药物预防和治疗AF的一种新方法，即针对炎症、氧化应激、离子通道等途径产生影响［1］，贯穿于所有类型AF的各个阶段，从而减轻/逆转心房重构，其本质就是AF的一、二级预防［2］。2010年欧洲心脏病协会AF指南首次将其正式确定为AF治疗的新策略、新方法［3］。我们就他汀类药物在AF上游治疗中抗炎、抗氧化应激作用及机制的研究进展作一简要阐述，为他汀类临床药物的研究及AF的治疗策略提供一定的指导。

1 炎症、氧化应激与AF

1.1 炎症与AF

自从Chung等［4］首次报道了AF和C反应蛋白(C-reactive protein，CRP)之间的关联后，AF与炎症的关系被大规模的队列研究支持，在一项包括5 806名老年人的前瞻性研究中，平均随访了6.9年，证实CRP水平与AF发生率呈正相关［5］。此外，Yoshino等［6］发现，AF患者恢复窦性心律后，CRP等炎性标志物水平显著下降，也从反面佐证了炎症与AF有密切关系。Dernellis和Panaretou［7］发现，血清CRP含量每增加1 mg/dl，AF复发的风险增加12倍。Liu等［8］在一项包括了7个前瞻性研究的荟萃分析中发现，AF患者复律后的CRP水平升高与复律后AF复发相关。除CRP外，其他炎症标志物，如白细胞介素(interleukin，IL)-6、IL-8、IL-1β、肿瘤坏死因子α(tumour necrosis factor-α，TNF-α)、纤维蛋白原和补体因子，均被证实与AF独立相关［9］。

目前，炎症反应导致AF机制的研究相当有限，Greiser等［10］认为心肌细胞钙超载能引起快速AF，反之，持续的AF能引起心肌细胞凋亡和溶解。有证据显示，炎症及氧化应激反应导致心房组织出现明显的中性粒细胞浸润，心肌细胞凋亡、坏死和纤维化，这也进一步支持了炎症可能导致心房结构重构从而引起AF［11］。在犬模型中［12］，急性炎症可导致电刺激心房传导程序异常，形成非均一性的心房电重构，从而引发AF。而非均一性的心房电传导和AF易感性与心房中性粒细胞髓过氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)活性呈正相关(r=0.851，P＜0.001)。MPO不仅是炎性细胞浸润的标记，也可能参与AF的维持。Rudolph等［13］观察到，MPO基因敲除小鼠的心房纤维化和AF的发生率显著降低。上述基础研究表明，炎症和氧化应激参与了AF的发生发展过程，然而，炎症与AF之间的因果关系，目前仍有争论［14］。血浆炎性趋化因子CCL-2在心脏、肝和肠道等高表达，其与炎性细胞因子IL-1、TNF-a等水平升高一致。Alegret等［15］研究AF患者血浆CCL-2发现，升高的血浆CCL-2、CRP浓度本身并不会增加AF风险，炎症可能是AF的结果。

1.2 氧化应激与AF

氧化应激是指机体组织或细胞内氧自由基生成增加和(或)清除能力降低，导致活性氧自由基(reactive oxygen species，ROS)在细胞内蓄积而引起氧化损伤。越来越多的证据表明，许多因素能触发氧化应激，如高龄、吸烟、糖尿病、全身或者心血管局部炎症、肾素-血管紧张素系统的激活，这些均与AF的风险增加相关［16］。Youn等［17］认为，心血管的急慢性损伤，在引起炎性反应的同时，常常伴有氧化应激反应。而ROS主要是由NADPH氧化酶2(NOX2)生成，其在AF炎症过程的各个阶段均起重要作用，包括血管通透性的改变，白细胞粘连、逸出和趋化，心房肌细胞的生长及纤维化。Adam和Laufs［18］研究发现，血管紧张素Ⅱ(AngiotensinⅡ，AngⅡ)刺激血管壁，激活血管平滑肌细胞和血管内皮细胞中的NADPH氧化酶NOX，产生ROS，引起AF的发生和发展，AngⅡ是激活NOX的重要刺激因子，能够激活NOX并促使活性氧物质的生成，部分参与AF的发生和发展。作为AF上游治疗药物，如他汀类药物、血管紧张素转换酶抑制剂(angiotension converting enzyme inhibitors，ACEI)等已被证实可防止心脏外科手术后的AF发生；其中ACEI和他汀类药物可能降低NOX的活性［17］。但是，详细的分子机制，其他亚型的NOX参与AF的发病机制还有待进一步研究。

2 他汀类药物的多效性机制与AF抗炎、氧化应激的关系

目前认为，除经典的抑制3-羟-3-甲戊二酸单酰辅酶A (HMG-CoA)还原酶阻断胆固醇合成的路径外，他汀类药物药效性可表现为非降脂作用，目前将这种非降脂作用称为他汀类药物的多效性［19］。其主要是通过抑制内源性胆固醇合成途径通路的中间产物——异戊二烯类化合物来实现，异戊烯化G蛋白(Rho、Ras和Rac等)与细胞内信号传导途径相关，这些中间产物是许多蛋白质翻译修饰的重要脂质连接分子，是具有信息传导和分子开关功能的信号多肽［20］(图1)。其中，Rho信号传导途径参与炎症细胞因子的趋化、激活、诱导内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)的表达，同时也参与氧化还原平衡和氧化应激反应［20］；Ras途径与细胞增生和肥大相关；Rac参与氧自由基的生成。

2.1 他汀类药物抗炎的可能机制

2.1.1 RhoA/Rac1/Cdc42途径 RhoA、Rac1和Cdc42作为小G蛋白Rho亚家族的最主要成员，参与信号传导途径，与炎症细胞因子、趋化因子的激活相关，并与细胞内肌动蛋白细胞骨架的形成、维持相关，而后者参与细胞内转运、mRNA稳定和基因转录。他汀类药物通过阻断异戊烯化G蛋白的表达，减少鸟嘌呤核苷酸交换因子与G蛋白相互作用，因此，能衰减转录信号的级联作用，减少炎性介质生长因子与心肌细胞因子受体结合，从而减轻炎症反应［21］。此外，他汀类药物可介导小G蛋白Rho家族的RhoA、Rac1和Cdc42，局部调节肌动蛋白聚合，通过控制细胞骨架稳定性，影响mRNA的稳定性及细胞囊泡运输来减轻炎症因子对心肌细胞的损害［22］。

2.1.2 锌指Kruppel样转录因子2(Kruppel-like transcription factor，KLF2)途径 KLFs参与多种基因表达的转录调控过程。KLF2作为KLF家族中最重要的成员之一，与AF的炎症反应关系最为密切，其参与内皮细胞炎性损伤过程［23］。KLF2受剪切力水平的影响，在血管内皮细胞的分布也具有差异性。暴露在高层流剪切力下的健康人体主动脉的内皮细胞，KLF2表达增加；而在低层流剪切力作用区域，如主动脉分支髂动脉和颈动脉处，KLF2表达减少或无表达［24］。这些分支领域也易患动脉粥样硬化。当培养的内皮细胞受到长时间的高层流剪切力时，KLF2表达也高度上调。此外，KLF2还是一种新型的促内皮细胞炎性激活的转录调节剂，内皮细胞中KLF2能激活血管eNOS表达，并增加NO活性，同时能抑制许多促炎因子刺激引起的内皮细胞活化，包括IL-1β、TNF-α、脂多糖、凝血酶、促炎症分子血管细胞黏附分子1和E选择素，他汀类药物可能介导上调KLF2基因的表达来抑制促炎因子以及增加eNOS表达，从而减轻炎症因子对内皮细胞的损伤［24］。

2.1.3 雷帕霉素靶蛋白复合物1(mammalian target of rapamycin 1，mTORC1)通路中氨基酸信号转导途径mTORC1在调控细胞增殖过程中发挥核心作用，m TORC1接收广泛的细胞内信号，调控蛋白质和核糖体的生物合成、营养物质吸收和细胞自噬等过程，通过调控蛋白质合成来促进心肌细胞的增殖与生长。m TOR的分子调控机制是极其复杂和多样的，近年来在mTOR的调节因子不断被发现同时，小G蛋白受到越来越多的关注，雷帕霉素抑制小G蛋白Rho亚家族最主要的成员RhoA、Rac1和Cdc42蛋白的合成和活化。而Rac1能在不同的刺激物作用下协同调控m TOR信号通路［25］。

Wagner等［26］提出了他汀类药物介导调控mTOR信号通路的可能机制，如Ras同源通路的活化，脑Ras同源蛋白(Ras homolog enriched inbrain，Rheb)是Ras的同源蛋白，在功能上具有相似性，即具有GTP酶的活性。Rheb在体内以与GTP结合的方式存在，并发挥相应生物学活性，他汀类药物介导上调KLF2的同时激活Rheb，并通过mTOR来调控心肌细胞的生物学活动，如炎性细胞增殖、凋亡、能量代谢以及氧化应激等［27］。

2.2 他汀类药物抗氧化应激的可能机制

2.2.1 氧化氮合成酶(NOS)途径 NOS可催化精氨酸转化为瓜氨酸和NO。NO是强有力的内源性血管舒张因子，它是心血管炎症、氧化应激的关键步骤［28］。此外，它参与白细胞黏附、血小板聚集和血管平滑肌细胞增生，在维持内皮功能的稳定上起到重要作用。氧化应激反应的发生，与内皮细胞功能受损关系密切［23］。Kureishi等［29］研究表明，他汀类能增强NOS3在细胞内信号转导通路的表达，增加eNOS活性，从而发挥内皮细胞保护作用。其最显著的特点是激活PI3K/Akt信号通路和AMP激活的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)，能对Rho和其下游的Rho相关蛋白激酶编码的细胞表面的穴样内陷膜蛋白(Caveolin-1)及geranylgeranylation蛋白起到抑制作用。Caveolin-1是一种细胞表面的穴样内陷蛋白，与eNOS结合能抑制其活性［30］；而geranylgeranylation蛋白是一种异戊烯基转移酶抑制蛋白，其参与ROS对内皮细胞的破坏过程，他汀类药物减少Caveolin-1及geranylgeranylation蛋白的表达，从而增加eNOS活性，减轻氧自由基对内皮细胞的损伤［30］。此外，他汀类药物提高eNOS的功能来增加细胞内四氢生物蝶呤(etrahydrobiopterin，BH4)的生物利用度，从而改善内皮细胞的代谢功能。Holowatz等［31］研究认为，内皮功能的改善，可能与他汀类药物降低血浆中内源性不对称二甲基精氨酸(asymmetric dimethylarginine，ADMA)水平和精氨酸酶的表达有关，ADMA是内源性NOS抑制剂，通过竞争性抑制NO合成抑制血管NO的产生，引起血管收缩，血浆中ADMA水平的升高可导致血管舒张功能下降、内皮细胞黏附性增加，同时还抑制血管新生、促进动脉内膜增厚，他汀类药物可能通过抑制ADMA水平和精氨酸酶来增加NO，从而维持内皮功能的稳定［32］。

2.2.2 改善内皮祖细胞功能 Walter等［33］研究发现，他汀类药物提高内皮祖细胞(endothelial progenitor cells，EPC)分化、生存功能，能增加生存的内皮祖细胞活性，在AF氧化应激和炎症刺激等破坏下，它们可能有助于血管生成和损伤血管再内皮化。Dimmeler等［34］通过动物实验证实，他汀类药物可以有效地增强单核细胞和CD34+造血干细胞的分化。此外，他汀类药物干预的小鼠c-kit+/Sca-1+造血干细胞在骨髓的表达显著增加，从而进一步提高分化的EPC数量。

2.3 抗炎、抗氧化应激的其他途径

目前动物实验发现，他汀类药物可能通过增强缝隙连接蛋白40(Cx40)mRNA的表达来逆转缝隙连接蛋白的重构，最终减低AF发生率。亦能通过细胞外基质代谢的关键酶类，如心房肌基质金属蛋白酶(MMP)，来减轻纤维化、心房结构重构［35］。

现将炎症、氧化应激与AF的关系及他汀类抗炎、抗氧化应激的可能机制归纳为图2。

综上所述，炎症及氧化应激与AF的发生、发展、维持密切相关，但CRP等血清炎症、氧化应激标志物具有较大的变异性，也同时是体内其他病理状态的综合反映，其升高不完全能反映包括AF在内的心血管疾病风险，并且他汀类药物在发挥抗炎、抗氧化应激大多通过介导或介质途径产生相关效应，其能否直接针对AF发生的关键环节产生干预作用，目前尚存争议。

图2 炎症、氧化应激与AF的关系及他汀类药物抗炎、抗氧化应激的可能机制

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Statins； Atrial fibrillation； Inflammation；Oxidative stress； Pleiotropic effects

Research progress in anti-inflammatory and anti-oxidative effects of statins in the upstream treatment of atrial fibrillation

Xu Xuefeng，Jiang Fenglin.
Department of Cardiology，the Third Xiangya Hospital，Central South University，Changsha 410013，China

Jiang Fenglin，Email:jflxy3@163.com This work was supported by a grant from the Science and Technology Plan of Science and Technology Bureau of Hunan Province(No.2014FJ3097)

2014-03-31)

(本文编辑:谭潇)

10.3969/j.issn.1007-5410.2014.06.017

湖南省科学技术厅科技计划项目(2014FJ3097)

410013长沙，中南大学湘雅三医院心内科

江凤林，电子信箱:jflxy3@163.com