炎症、氧化应激、内皮功能与房颤

房颤是临床上一种最常见、危害严重的心律失常疾病。房颤患者心房内快速不规则的电活动导致心房收缩受损，增加心脏病的患病率及病死率。房颤也可促进血栓形成、栓塞（如脑卒中）等并发症的发生。据文献报道，由房颤造成的栓塞高达15%。近年来，虽然人们对房颤的基础及临床研究取得了很大的进展，但是对房颤发生发展的详细机制仍不完全清楚。本文就炎症反应、氧化应激及内皮功能损伤与房颤发生发展的关系进行综述。

一、炎症反应与房颤

近些年，大量临床和动物研究证实炎症反应是促进房颤发生和维持的重要机制之一。如房颤患者血清中炎症标志物水平明显升高；房颤患者及动物模型的心房组织中炎症病理改变及炎症标志物显著增高；抗炎药物治疗后可以明显改善房颤。这些结果均提示炎症反应参与了房颤的发生发展。

（一）炎性细胞

临床病例观察发现，房颤患者心房组织中白细胞浸润数量显著增加。接受心脏手术的患者（包括窦性心律和房颤）中，房颤患者左心耳组织中的巨噬细胞数目较窦性心律患者明显增高，其分泌的细胞内黏附分子1、血管细胞黏附分子1及趋化蛋白1在左心耳组织中的水平亦较窦性心律患者显著升高。髓过氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）是血红素过氧化物酶超家族成员之一，主要由中性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞分泌，并参与心房纤维化及房颤的发生发展。与窦性心律组相比，房颤患者血浆MPO水平及心房中MPO沉积量明显增高。动物实验发现，血管紧张素Ⅱ（angiotensinⅡ，AngⅡ）处理后诱发的房颤发生率和房颤持续时间在MPO敲除小鼠比野生型小鼠明显减少，诱导的心房纤维化程度明显减轻。在压力负荷小鼠模型中，血小板依赖性生长因子可介导心房组织中肥大细胞的浸润，进而参与心房组织的炎症反应及纤维化过程。

（二）炎症因子

C-反应蛋白（C-reactive protein，CRP）是一种急性时相蛋白。在组织受到损伤、炎症、感染或肿瘤破坏时，血浆中的CRP水平可在短时间内急剧升高。与健康人相比，房颤患者血液中的CRP水平显著增高，持续性房颤患者血液中的CRP水平也高于阵发性房颤患者。CRP水平升高与房颤患者电复律和导管消融后房颤复发有相关性，并且是房颤患者发生脑卒中的危险因素之一。

白介素-6（interleukin-6，IL-6）主要是由活化的巨噬细胞、血管内皮细胞、平滑肌细胞及成纤维细胞合成并分泌的，能促进炎症反应的发生。研究发现，普通人群血液中IL-6水平越高，发生房颤的风险越大。IL-6参与房颤的发生及维持，是预测房颤发生的独立因子，血液中IL-6高水平与电复律及导管消融术后房颤复发密切相关。血液中IL-6水平增高也是房颤并发脑卒中及死亡的独立危险因素。

白介素-8（interleukin-8，IL-8）是由多种类型的细胞包括巨噬细胞、单核细胞、成纤维细胞和内皮细胞等表达和分泌。IL-8可促进中性粒细胞的招募和活化，研究表明持续性房颤患者血液中IL-8水平比阵发性房颤患者明显增高。

白介素-10（interleukin-10，IL-10）是一种抗炎细胞因子，主要由单核细胞产生。IL-10可抑制T细胞因子表达，促进B细胞存活、增殖及抗体的产生，并阻断核因子κB（necrosis factorκB，NF-κB）炎症信号通路。有研究报道持续性房颤和永久性房颤患者血清IL-10水平较阵发性房颤患者明显增高。

白介素-18（interleukin-18，IL-18）是一种新发现的由巨噬细胞产生的促炎细胞因子，在多种炎症性疾病的病理生理过程中起重要作用。研究发现，房颤患者特别是持续性房颤患者血清中IL-18水平显著升高。

肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）刺激免疫细胞诱发急性炎症反应。TNF-α是由各种免疫细胞包括巨噬细胞和淋巴细胞合成和分泌。研究发现，房颤患者血清中TNF-α水平明显升高，且持续性和永久性房颤患者TNF-α水平高于阵发性房颤患者。最近的一项研究提示高水平的TNF-α与房颤风险增加密切相关。

（三）炎症反应与心房电重构

研究发现，炎症反应能够引起心房动作电位传导异常，如在右心房切除的急性炎症犬模型中，心房动作电位传导异质性及房颤持续时间明显增加。有研究认为心房动作电位传导异质性与间隙连接蛋白40（connexin 40，CX40）、间隙连接蛋白43（connexin，43，CX43）密切相关，如在犬无菌心包炎模型中CX40和CX43表达水平明显降低。TNF-α可通过下调CX40表达及改变CX43的分布，导致动作电位传导的异质性。TNF-α处理后可导致钙离子通道功能障碍，心肌特异性过表达TNF-α可引起小鼠心脏动作电位时程和钙瞬态的持续时间延长，房颤的发生率也明显增高。TNF-α也可通过启动区的甲基化降低心肌肌浆网Ca2+-ATP酶2α（sarco/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase 2a，SERCA2a）表达。成纤维细胞释放的血小板衍生生长因子（platelet derived growth factor，PDGF）可以减少动作电位时程和钙瞬态的持续时间，这也可能是持续性房颤发生电重构的重要因素。AngⅡ可通过激活蛋白激酶C途径和L型钙离子通道，导致细胞内钙离子的浓度升高，引起细胞内钙超载，导致心房肌细胞有效不应期明显缩短，引起冲动传导的异质性增加，促进心房电重构。

基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）主要是由巨噬细胞分泌，参与降解细胞外基质，在细胞增殖、组织重构等多种病理生理过程中发挥重要的作用。研究表明，MMP与房颤密切相关，TNF-α可通过激活经典的转化生长因子-β通路促进成纤维细胞分泌MMP-2和MMP-9，导致心房纤维化增多。AngⅡ灌注后可促进心房白细胞激活并表达MPO，增加MMP-2和MMP-9的活性及心房纤维化程度。而MPO敲除后可明显降低AngⅡ诱导的MMP-2和MMP-9的活性，并减少心房纤维化程度。另外，应用TNF-α中和抗体处理动物后可明显降低MMP-2和MMP-9的活性，减少胶原蛋白的合成和沉积，过度表达血管紧张素转换酶的小鼠表现出心房纤维化的增强和房颤发生率增加，并激活MMP-2。TAC模型小鼠心房表现出肥大细胞浸润，PDGF-A表达增高，然后促进成纤维细胞增殖及胶原表达，导致心房纤维化发生。相反，应用肥大细胞稳定剂和PDGF-A受体阻滞剂可以有效减少心房纤维化程度。IL-18可以使心房肌细胞内钙离子沉积，同时通过p38丝裂原活化蛋白激酶信号通路介导心肌细胞坏死、凋亡及心肌纤维化，促进心房结构重构。

（四）抗炎治疗与房颤

许多实验表明，抗炎治疗可减少房颤的复发。某研究将104例有症状的房颤患者复律后随机分为皮质类固醇甲泼尼松龙和安慰剂组，经过2年的随访后发现服用甲泼尼龙的患者房颤复发率显著降低，提示皮质类固醇治疗可减少房颤患者电复律后房颤的复发。一项3323例房颤患者荟萃分析表明，在围术期给予糖皮质激素治疗可显著减少心脏手术后房颤发生的风险。另外，一项荟萃分析发现，预防性给予维生素C也可减少术后房颤的发生率。更有研究发现维生素C、E和鱼油的联合治疗可明显减轻炎症反应，降低术后房颤的发生率。

二、氧化应激与房颤

活性氧可以导致心房中氧化还原稳态失衡及氧化应激。线粒体电子传递链、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADP）氧化酶（NADPH oxidase，NOX）、黄嘌呤氧化酶、一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）的产生是心房组织中氧化应激的主要来源。同时，机体中存在抗氧化系统，可以拮抗氧化应激引起的损伤，这些酶包括超氧化物歧化酶、谷胱甘肽还原酶和硫氧还蛋白还原酶，当活性氧生成增多或这些抗氧化酶的活性降低时，就会导致氧化应激。近些年的研究表明，氧化应激与房颤之间存在密切的关系，氧化应激主要通过影响心房电重构和结构重构来影响房颤的发生与维持。

（一）氧化应激参与房颤的发生

临床研究证实房颤患者的心房组织中氧化应激明显增强。心脏术后房颤的发生与NOX产生的活性氧水平密切相关；另外，有研究显示房颤与线粒体功能障碍引起的活性氧水平增加有关。在冠状动脉搭桥术后发生房颤的患者中，右心房组织中NOX活性较术后窦性心律患者明显增高。房颤患者心房组织中与氧化应激相关的基因（包括含黄素单胺氧化酶1、泛素蛋白酶8、单胺氧化酶8、酪氨酸酶相关蛋白1及酪氨酸3单氧酶）的表达显著上调，而抗氧化基因表达水平则下调。

在快速心房起搏房颤动物模型中，硝基酪氨酸水平明显增高，而Ca2+电流显著降低。相反，应用谷胱甘肽和抗坏血酸处理后可显著改善这种心房电重构。研究表明，NOX活性增高也可导致心脏结构重构和功能障碍。在心房快速起搏房颤猪模型中，内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）表达水平和一氧化氮（nitric oxide，NO）生物利用度明显降低；在房颤山羊模型中，研究者发现心房组织中线粒体功能障碍，氧化磷酸化减少，而钙渗漏增加。这些结果均证实氧化应激增加与房颤发生密切相关。

（二）氧化应激引起房颤发生的机制

尽管氧化应激和房颤发生之间存在密切的联系，但是氧化应激引起房颤发生的详细机制目前还不清楚。研究表明，氧化应激首先参与房颤电重构，已经明确肺静脉是房性期前收缩起源的部位之一，射频消融可以阻断肺静脉与右心房电传导，已被认为是治疗阵发性房颤的有效方法之一。过氧化氢可刺激肺静脉不规则放电，活性氧是线粒体氧化磷酸化过程的副产物，研究表明房颤的心房组织中线粒体明显肿胀，氧化磷酸化水平降低及活性氧增高；有研究证实心房电重构可促进房颤的发生和维持，而活性氧抑制剂可以抑制心房电重构。手术中机械牵拉或缺血再灌注引起的氧化应激可能是引起心房电重构及房颤发生的主要原因。例如，术中机械牵拉可刺激AngⅡ释放增加，然后通过激活NOX来减少钾通道Kv4.3 mRNA的表达。AngⅡ也可激活NOX，促进活性氧的产生和蛋白质的氧化修饰。AngⅡ促进依赖Ca2+/钙调蛋白的蛋白激酶Ⅱ（Ca2+/calmodulin-dependent protein kinaseⅡ，CaMKⅡ）氧化及处于持续活化状态，然后通过激活L型钙通道和兰尼碱受体2（ryanodine receptor 2，RyR2）导致钙超载进而导致心房电重构。氧化应激引起钙超载或激活血管紧张素Ⅱ1型受体，导致NOX/NF-κB的信号通路激活，进而下调心肌钠通道的表达。另外，NF-κB是调控白介素-1β、TNF-α、NOS及MMP的转录因子，在心房重构中发挥重要的作用。

房颤患者心房肌细胞中氧化型RyR2水平显著高于窦性心律组，而氧化型的RyR2可导致钙渗漏，进而促进房颤的发生发展。RyR2突变的小鼠心肌细胞中钙渗漏明显增高，线粒体功能障碍；相反，抑制线粒体活性氧的产生以及钙渗漏可以显著降低房颤的发生率。

Rac1是小G蛋白家族中Rho的成员之一。Rac1作为NOX和eNOS共同的调控元件，激活NOX产生活性氧。房颤时NOX的激活也高度依赖Rac1的活性，确实有研究表明在房颤患者心房组织中，NOX活化引起的活性氧增多，Rac1的表达和活性也同时上调。Rac1过表达小鼠模型（RACET小鼠）中10个月龄和16个月龄小鼠的房颤发生率分别为44%和75%，并伴有明显的心肌肥厚和纤维化。而经过他汀药物处理后可明显降低Rac1、NOX活性及房颤发生率。研究也发现匹伐他汀也可降低Rac1的活性，抑制AngⅡ诱导的房颤发生率，改善心房纤维化和心肌肥厚。另外，NOX激活也参与了早期房颤的发生，而NOX活性在永久性房颤患者心房中并无变化，提示线粒体氧化酶和解耦联的eNOS可能参与永久性房颤的发生。

肌钙蛋白酶活性增加可引起肌动蛋白、肌凝蛋白等降解，导致肌溶解，促进间质纤维化。研究表明，房颤时肌钙蛋白酶升高的水平与房颤持续时间密切相关；相反，给予肌钙蛋白酶抑制剂处理后，心房组织纤维化程度及房颤发生率明显降低。另外，活性氧抑制剂也可降低肌钙蛋白酶表达水平和活性，从而减少心房间质纤维化的程度。这些结果均提示氧化应激可能通过激活肌钙蛋白酶来导致心房重构。

三、内皮功能与房颤

（一）内皮功能障碍与房颤的关系

目前，研究者普遍认为内皮功能障碍是房颤及血栓形成的重要因素之一，血栓形成与房颤引起的心房心内膜病变和血管内皮功能障碍循环标志物增加密切相关。

临床研究发现，房颤患者均存在不同水平的内膜病变，如脑栓塞合并房颤患者表现为心内膜水肿和纤维化增加，内膜中性粒细胞浸润伴附壁血栓形成。相比窦性心律人群，房颤患者左心耳内膜纤维化增生更明显，扫描电镜显示二尖瓣瓣膜病伴房颤患者的心内膜损伤和剥蚀现象更显著，同时发现心源性栓塞的房颤患者也存在心房心肌炎症和左心耳心内膜炎性细胞浸润等病理学改变。而这些改变与内皮细胞表面血管性假血友病因子及组织因子过表达密切相关，其中血管性假血友病因子是内皮损伤的标志物；组织因子是血栓形成的强启动因子。另外，血管性假血友病因子表达与血小板黏附/血栓形成的程度之间存在相关性，而血小板黏附/血栓形成可能与eNOS产生的NO异常相关。但是，目前房颤血管内皮功能障碍发生的病理生理机制尚不十分清楚。

NO是一个重要的抗血栓形成因子，可显著抑制血小板黏附和内皮细胞分泌血管性假血友病因子。正常情况下，心脏节律性收缩可产生稳态的血流剪切力，激活eNOS产生NO，维持正常的内皮依赖性血管舒张功能。因此，正常的血流剪切力是调节eNOS表达和维持活性的重要因素。当房颤发生时，心脏每搏输出量减少及不规则心律导致血流剪切力减少，继而在全身血管内发生血流振荡或湍流，导致eNOS表达量及活性下降，NO生物利用度降低。这些结论已经在动物模型中得到验证，如在快速起搏诱导的房颤动物中eNOS和NO水平显著降低，而血栓蛋白纤溶酶原激活物抑制剂-1的表达明显增高。而在右心房的心内膜和主动脉内膜中内皮功能没有类似的改变。除了血流动力学外，心房组织氧化应激增强也可降低心内膜中NO的生物利用度。可能机制是氧化应激时活性氧可引起eNOS解耦联，导致NO产生减少。

（二）内皮功能障碍的循环标志物与房颤

内皮细胞活化或损伤时释放一些内皮细胞特异性标志物，即循环标志物，表现为血液中这些因子水平增高。这些循环标志物包括血管性假血友病因子、可溶性血栓调节蛋白、E-选择素和非对称二甲基精氨酸等。

1.血管性假血友病因子

血管性假血友病因子（von Willebrand factor，vWF）是主要由内皮细胞合成的一种糖蛋白，当内皮细胞受到刺激发生损伤时可从怀布尔-帕拉德小体（Weibel-Palade body）分泌并活化，释放的vWF可在内皮细胞表面形成超大的多聚体链，作为血小板聚集和血栓形成的核心。在生理及病理条件下，vWF在止血过程中有两个重要的作用。首先，vWF是血液凝血因子Ⅷ的载体，促进其结构的稳定性，延长其生物半衰期；其次，vWF可通过与血小板受体、糖蛋白Ⅰb和糖蛋白Ⅱb/ⅢA相互作用促进血小板黏附于血管壁的损伤位点。

大量研究已经证实，vWF对房颤的发生具有重要的病理生理和临床意义。目前，研究者认为vWF是反映房颤时内皮功能障碍最好的特异性标记物。研究发现，无论是否合并脑卒中，房颤患者血浆vWF水平均比窦性心律患者高，房颤患者的左心耳心内膜病变与vWF较高的血浆水平相关。这些结果表明，心内膜损伤及房颤血栓增加的程度与vWF水平增高之间有密切关系，并提示外周血升高的vWF最可能来源于心内膜。在房颤患者中，左心房血栓的形成分别与外周血vWF和β血小板球蛋白（血小板活性的标记物）水平增高具有相关性。最近研究发现，无论心律失常类型或心律失常程度如何，房颤时vWF水平均增高，口服抗凝药进行抗血栓治疗对vWF的血浆水平无显著影响。在一项前瞻性临床研究中，vWF对房颤的预后、房颤患者脑卒中和病死率的预测均具有重要的指导意义。

2.可溶性血栓调节蛋白

血栓调节蛋白（thrombomodulin，TM）是表达于整个心血管系统内皮细胞表面的一种糖蛋白，是一种天然的抗凝血剂。在健康个体中血浆可溶性血栓调节蛋白（soluble thrombomodulin，sTM）水平较低，但是在血管损伤相关的病症中，血浆sTM水平明显增高，与窦性心律组相比，房颤患者组的sTM水平显著增高，但外周和心脏内血液样本之间的sTM水平无显著差异，提示房颤患者血浆sTM可能来源于心内膜。急性和慢性心律失常的房颤患者血浆sTM水平比健康对照者及冠心病患者明显增高。相反，接受抗凝治疗的房颤患者血浆sTM水平则降低。

3.E-选择素

E-选择素是内皮细胞特异性表达的一个黏附分子，也是内皮细胞活化的标志物，其功能主要是介导白细胞和血小板与内皮细胞相互作用。可溶性E-选择素也可存在于循环血液中，在多种血管相关疾病中E-选择素水平也增高。E-选择素也可作为房颤时内皮细胞活化或功能障碍的标志物，研究表明房颤患者E-选择素水平升高的程度与心律失常类型无关。在慢性心力衰竭患者中，房颤患者组和窦性心律组E-选择素水平也无明显差异。最近研究发现，E-选择素水平基线增高的房颤患者未来发生心血管不良事件的概率高。可见，E-选择素水平增高已成为房颤患者发生不良临床后果的一项独立预测因子。

4.非对称性二甲基精氨酸

非对称性二甲基精氨酸（asymmetric dimethylarginine，ADMA）是细胞内蛋白质甲基精氨酸残基的水解产物。ADMA经由二甲基精氨酸二甲胺水解酶（dimethylarginine dimethylamine hydrolase，DDAH）催化生成，血管相关疾病导致血管内皮功能障碍可破坏DDAH的表达或活性，导致ADMA分解代谢失调。细胞内ADMA的积累可竞争性抑制eNOS活性，减少NO生物利用度。因此，ADMA水平变化被认为是反映血管内皮功能障碍的重要标志物之一。

已有研究报道各种心血管疾病患者的血浆ADMA水平明显升高，并增加心血管疾病风险及死亡率。最近的临床研究主要集中在ADMA作为房颤内皮功能障碍的标志物。在不考虑房颤相关并发症时，房颤患者组的血浆ADMA水平较窦性心律组明显升高，并可能导致血管内皮功能障碍和房颤早期血栓形成。事实上，射频消融可引起ADMA水平急剧增高，ADMA可与氧化应激及炎症反应相关联，促进心律失常相关的心房重构和房颤维持，升高的ADMA基线水平是心脏复律或导管消融后房颤复发的独立危险因素。另外，ADMA水平已被作为老年房颤患者的预后标志物。

（三）循环内皮细胞与房颤

循环内皮细胞（circulating endothelial cell，CEC）被认为可以反映内皮细胞功能损伤的情况。正常情况下，CEC可被网状内皮系统清除，因而处在非常低的水平。许多研究发现CEC水平增高与心血管疾病如心肌梗死、高血压等密切相关。血管内皮祖细胞（vascular endothelial progenitor cell，EPC）是能分化为血管内皮细胞的前体细胞，在一些心血管疾病中，循环EPC数量也明显减少。在内皮损伤情况下，EPC在内皮修复和再生的过程中被消耗，其循环数量随之减少。有研究表明CEC和EPC数量与房颤具有相关性，其与稳定状态的房颤患者及健康人群相比，伴随脑卒中或心血管事件的房颤患者CEC的数量明显增加。进行电复律后维持窦性心律4个月的房颤患者血液中vWF水平显著下降，但伴随着CEC的延迟升高，与健康人群相比，EPC的循环数量在持续性房颤患者中降低。房颤患者CEC和EPC的变化反映了房颤相关的内皮损伤。

四、小结

目前，人们对房颤发生的机制进行了深入研究，其炎症反应、氧化应激和内皮功能障碍是促进房颤发生和维持及血栓形成的重要因素。房颤是一个多机制、多因素共同作用的结果，今后仍需进一步深入研究房颤发生和维持的关键始动和维持因素。

（李靖　杨延宗　李汇华）

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