布魯頓酪氨酸激酶抑制劑誘發(fā)心房顫動的機制研究進展

高士豪(綜述)， 周 濤(審校)

心房顫動(atrial fibrillation，AF)是臨床上最常見的心律失常類型之一。AF發(fā)生的病理生理機制復雜，可歸因于不同的病理因素導致的不良心房重構[1]。目前臨床上按照AF的持續(xù)時間分為陣發(fā)性AF、持續(xù)性AF和永久性AF。研究表明，布魯頓酪氨酸激酶(Bruton′s tyrosine kinase,BTK)抑制劑可誘導AF的發(fā)生[2]。BTK抑制劑可以靶向抑制B細胞受體(B cell receptor，BCR)通路中BTK進而阻礙B細胞相關惡性腫瘤的生長，但在臨床中發(fā)現(xiàn)較多患者因存在較嚴重的AF而被中斷使用，其中的代表藥物為依魯替尼，研究表明使用依魯替尼的患者中AF發(fā)生率高達16%[3]。因此，對于BTK抑制劑誘發(fā)AF的相關機制的探索，可以為AF發(fā)病機制的研究提供新思路。

1 AF發(fā)生及維持的機制

AF是一種常見的快速且不協(xié)調的心律失常類型，誘發(fā)AF的有關宏觀因素包括年齡、晚期心力衰竭、血栓栓塞及心臟血流動力學參數(shù)異常等[4]，這些因素可通過對激動起點和激動傳導過程的影響誘發(fā)AF。因此，一些病理生理因素導致的異位搏動和折返傳導等學說被廣泛接受。對于AF的維持，大部分學者認同與心房的電生理及心肌組織結構的重構有關[5]。但無論是AF發(fā)生還是持續(xù)性AF的維持，具體的病理生理過程是多樣且復雜的。有研究表明，臨床上陣發(fā)性AF的發(fā)生大多可以歸因于局部觸發(fā)因素(異位搏動)，例如左右心房、肺靜脈、腔靜脈、冠狀靜脈竇開口等部位，這些部位大多存在心肌袖，可以快速地發(fā)放沖動，驅使周圍的心房組織產生AF[5]。以肺靜脈(pulmonary vein，PV)為例，在左心房開口處的靜脈壁中含有括約肌，PV外有心肌袖纏繞，所以PV內存在自發(fā)、獨立的電位[6]，這可能是此處異位搏動較為頻發(fā)的原因。也有研究表明，心臟自主神經系統(tǒng)(autonomic nervous system，ANS)在心臟的異位起搏中起重要作用，心臟外在ANS和內在ANS可同時激活交感迷走神經，增加Ca2+內流，同時縮短心房動作電位的時長，通過早期除極誘導異位興奮，觸發(fā)PV放電來誘導AF發(fā)生[7]。一些疾病因素如二尖瓣反流、心肌梗死等可通過對局部獨立電位、自主神經等方面的影響誘導AF發(fā)生。對于AF的維持，目前心房重構理論被廣泛接受。心房重構包括電重構、結構重構、代謝重構、神經及激素重構等方面，其中電結構和結構重構對AF的維持及復發(fā)起主要作用。心房在應對高血壓、心臟瓣膜病、充血性心力衰竭等情況時，會產生上述各方面的重構變化，為AF的發(fā)生提供了基質，而AF又會促進心房的重構變化，形成正反饋，維持AF的復發(fā)和進展。研究表明心房重構在早期主要表現(xiàn)在電生理及離子通道等方面的變化，比如Ca2+通道蛋白的表達及功能障礙，引起的心肌電生理紊亂進一步加重心房組織結構損害，降低心房自我代償儲備功能，最終造成心房肌結構改變和功能障礙，其中就包括心房的大小、形狀、心肌細胞及心肌纖維化等方面的變化[8]。心房肌發(fā)生各種結構重構后也可正反饋促進電重構，如此循環(huán)往復引起陣發(fā)性AF進展為持續(xù)性AF，乃至永久性AF。

2 BTK抑制劑誘導AF的產生

BTK最早作為X-連鎖無丙種球蛋白血癥的明確致病基因被發(fā)現(xiàn)[9]，此后對BTK的功能進行了廣泛而深入地研究，發(fā)現(xiàn)BTK屬于BCR信號通路中的關鍵成分。BTK抑制劑作為針對BTK所設計的小分子靶向抑制劑可通過阻斷BCR信號通路轉導調控下游信號通路，BTK抑制劑目前已成為治療B細胞相關疾病的重要方法[10]。隨著BTK抑制劑在臨床上廣泛應用，研究者發(fā)現(xiàn)較多患者出現(xiàn)AF等不良反應，其中代表藥物為依魯替尼。Coutre等[11]通過對94例長時間服用依魯替尼的患者的藥物安全分析發(fā)現(xiàn)，有11%的患者存在藥物相關性AF。Thompson等[12]對使用依魯替尼引起AF的56例慢性淋巴細胞白血病患者進行了臨床研究，發(fā)現(xiàn)62%的患者經過依魯替尼治療后AF持續(xù)存在，高達46%的患者因為后果嚴重需要停用依魯替尼。因此，深入探究BTK抑制劑使用過程中引起AF的發(fā)生機制，無論對于BTK抑制劑的臨床應用管理還是拓展AF發(fā)生機制的研究思路均有重要意義。

3 BTK抑制劑誘導AF發(fā)生的機制

3.1BTK抑制劑對心肌組織纖維化的影響 AF的發(fā)生和維持與心房重構密切相關，其中最主要的心房重構是電生理重構和結構重構，結構重構以心房組織的纖維化尤為重要。有研究表明，心房組織的纖維化可導致功能失調的細胞外基質增加，并與心房肥厚、細胞凋亡和心肌細胞膜的功能障礙有關[13]。這些改變可引起心房傳導變化，出現(xiàn)不均質傳導引起的折返、心肌電傳導連續(xù)性破壞及局部傳導障礙等[14]，促進AF發(fā)生及維持。BTK抑制劑在不同組織的纖維化過程中起到重要作用。Fisher等[15]的研究結果表明，依魯替尼可以減輕移植物和宿主的纖維化，但并沒有緩解反而加重了博來霉素誘導的肺部纖維化。Erickson等[16]的研究中，大鼠口服BTK抑制劑28 d后胰腺組織出現(xiàn)炎癥及纖維化反應，同時在胰腺癌小鼠模型相關研究中發(fā)現(xiàn)BTK抑制劑發(fā)揮了抗纖維化作用[17]。此外，有研究表明BTK的表達水平在特發(fā)性肺纖維化患者外周血B細胞中表達異常增高[18]。由此可以推測BTK抑制劑在不同器官組織纖維化方面所發(fā)揮的作用是不確定的。Jiang等[19]的實驗證實，研究中使用伊魯替尼25 mg/(kg·d)對實驗組小鼠進行干預，對照組小鼠口服20% β環(huán)糊精0.3 ml/d，4周后實驗組小鼠心房組織纖維化程度較對照組明顯增高。McMullen等[20]的研究發(fā)現(xiàn)，依魯替尼可以抑制心臟PI3K-AKT通路的信號轉導。有研究指出，PI3K-AKT通路作為心臟的保護通路，提高其蛋白的表達可以減輕心房組織纖維化，從而降低AF的發(fā)生率[21]。還有研究表明，PI3K-AKT通路亦可能通過炎癥、氧化應激、神經內分泌等不同機制參與AF的發(fā)生和維持[22]。以上研究表明BTK抑制劑存在誘導心肌組織纖維化的可能，該過程可能與抑制PI3K-AKT通路有關。

3.2BTK抑制劑對心肌細胞鈣調控的影響 在AF患者心房電生理重構中，公認的重要特征為心肌細胞動作電位時程和心房不應期縮短，這主要與鈣調控紊亂所導致的心肌細胞內鈣超負荷有關。AF發(fā)生時心房快速除極，伴隨大量Ca2+通過L-型Ca2+通道進入細胞內，細胞內鈣負荷增加，超負荷的細胞內Ca2+濃度導致Ca2+通道失活，從而導致動作電位Ca2+內流減少，動作電位時程縮短。另外，細胞內鈣失調致使Ca2+/鈣調素依賴性蛋白激酶Ⅱ(Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase Ⅱ,CaMK Ⅱ)活性增加，繼而誘導肌漿網(sarcoplasmic reticulum，SR)Ca2+通道異?；钴S[23]，SR中Ca2+過度釋放，鈣庫內Ca2+減少，進一步增加細胞內Ca2+負荷。有研究表明，CaMK Ⅱ作為連接上游有害因素[如心肌細胞內活性氧(reactive oxygen species，ROS)]的中介物，被激活后可轉化為下游的促纖維化反應[19]。有研究證明，短期口服依魯替尼可以促進SR對胞質中Ca2+的回收，增加心肌收縮的鈣瞬變幅值。但在長期口服依魯替尼的實驗中，心肌舒張期對Ca2+的回收減慢，鈣瞬變的幅值降低，這表明依魯替尼對于心肌組織中鈣調控的急、慢性作用并不相同。該研究還證明短期給藥可以促進心房肌細胞自發(fā)性鈣滲漏，致使自發(fā)性電活動發(fā)生，從而誘發(fā)AF[24]。Jiang等[19]的研究也證實了這一結果。

3.3BTK抑制劑對心肌組織中ROS的影響 在心肌組織中，ROS可以氧化修飾鈣轉運相關蛋白，對于維持心肌正常的電機械偶聯(lián)和生理應激反應有重要作用。在Zuo等[25]的研究中，線粒體ROS的快速升高可導致鈣的瞬變幅值降低，衰減時間延長，同時還能增強CaMK Ⅱ的氧化和RyR2磷酸化，導致鈣滲漏增加。也有研究證明ROS增加可引起體內抗氧化酶功能失調進而促使機體處于氧化應激狀態(tài)[26]，加重心肌缺血損傷，誘導心肌細胞凋亡，在AF等一系列心臟疾病的病理生理過程中起重要作用。在Honda等[27]對BTK激酶的研究中，BTK缺乏的中性粒細胞中ROS水平較對照組升高3～4倍，因此BTK抑制劑可上調心肌組織中ROS水平，通過上述各種途徑對AF的發(fā)生產生影響。在Yang等[28]的實驗中，依魯替尼處理的小鼠ROS相關蛋白的表達顯著增高，使用NADPH氧化酶抑制劑處理可有效地預防和逆轉依魯替尼所帶來的AF的發(fā)展，同時在該研究中發(fā)現(xiàn)NADPH氧化酶作為AF中ROS增加的主要來源[29]。依魯替尼組小鼠相較對照組，其心肌NADPH氧化酶2蛋白表達明顯增加，較好解釋了導致ROS增加的上游因素，表明BTK抑制劑可以通過促進細胞內ROS水平異常升高增加心肌AF的易感性，也是BTK抑制劑誘導B細胞相關惡性腫瘤細胞死亡的關鍵。因此，針對心肌組織中ROS為靶點的特殊治療方案可能是治療依魯替尼致AF的新途徑。

3.4BTK抑制劑誘發(fā)AF的其他機制 BTK抑制劑致AF的機制遠比上述所提及的更復雜多樣，可以通過多途徑對AF發(fā)生產生影響。Yang等[28]的實驗中依魯替尼處理的小鼠心肌組織纖維化面積明顯大于對照組，ROS相關蛋白的表達也顯著增高。在對鈣調控的研究中，依魯替尼組相較于對照組自發(fā)性鈣滲漏發(fā)生的頻率增加，鈣釋放的幅值明顯降低，提示BTK抑制劑致AF機制的復雜性。AF的機制較為復雜[30]，研究表明BTK抑制劑可抑制C末端Src激酶(C-terminal Src kinase，CSK)介導的細胞凋亡[31-32]，參與B細胞介導的信號通路、Toll樣受體介導的信號通路等，各種機制相互交叉、相互貫通形成復雜的病理生理網絡。

4 結語

目前針對BTK所設計的小分子靶向抑制劑已成為治療B細胞相關疾病的重要方法，但BTK抑制劑在臨床應用中出現(xiàn)AF等不良反應。對BTK抑制劑效果AF機制進行研究不僅可以拓展AF發(fā)病機制的研究思路，為BTK抑制劑的臨床應用管理提供依據，同時也為干預BTK抑制劑相關性AF提供潛在的治療靶點。