CAFS 2017丨陈义汉：心律失常药物干预靶点新视野

　CAFS 2017

　　中国 大连

抗心律失常药物在临床上的应用已有近百年历史，但随着循证医学的发展，所有抗心律失常药物均有可能使原有的心律失常加重，或者促发新的甚至更为严重的心律失常。因此，相当一部分药物正在淡出临床。鉴于此，非常有必要从新的视角来探索抗心律失常药物相应的靶点。

2017年7月7日，第十五届心房颤动国际论坛（CAFS 2017）的“心房颤动诊疗20年”专场上，来自同济大学附属东方医院的陈义汉院士结合所做研究从四方面阐述了心律失常药物干预的新理念，为探索心律失常的发病规律与干预策略提供了新思路。

一、亚细胞器稳态与心律失常干预

心肌细胞亚细胞器网络（见图1）具有非常独特的特点^[1]。比如，内质网特化为肌浆网；存在大量线粒体（＞30％）；丰富的T小管系统；亚细胞器间功能偶联；亚细胞器网络控制肌膜通道功能。其中，线粒体是细胞内一种重要的细胞器，生物体内90％以上的ATP是由线粒体产生。研究表明，线粒体功能障碍是心脏疾病（包括心律失常）发生的一个重要机制。线粒体膜上的受体、离子通道以及离子转运蛋白有助于维持正常的线粒体功能。线粒体外膜转位酶复合体（TSPO）主要分布于线粒体外膜，在细胞线粒体呼吸凋亡、细胞生长和增殖以及钙流动等方面起着不可或缺的作用。

图1. 心室心肌细胞示意图^[1]

体外动物实验的研究结果表明^[2]，常氧状态下80％的大鼠发展成缺血性心室颤动，而经过为期14 d的慢性间歇性低压低氧（Chronic intermittent hypobaric hypoxia，CIHH）训练的大鼠却很少发生缺血性心室颤动。TSPO活性突然、过度的提升与缺血性心室颤动呈正相关，并且CIHH在缺血过程中可保持TSPO的活性。TSPO活性的保持可能介导CIHH的抗心律失常效应。另一项体外缺血性心室颤动模型的研究发现^[3]，TSPO活性爆发式的升高是心室颤动发生的根本，激动或抑制TSPO可导致心室颤动发生的“全”或“无”的现象。

同时，体外兔心脏模型研究^[4]结果显示，采用4’-Cl-DZP（TSPO抑制剂）抑制TSPO可显著减少缺血性（28.6％，P＜0.01）、牵张性（10％，P＜0.01）以及胆碱能激动（100％，P＜0.05）导致的房颤发生率。另外，在此三种房颤模型中，使用FGIN-1-27（TSPO激动剂）并不能显著改变房颤发生率，如图2所示。综上所述，在不同类型的房颤发生机制中，阻断TSPO可大幅度降低房颤的发生。因此，TSPO有可能成为心律失常干预的新靶点。

图2. TSPO在三种房颤类型中的调节作用^[4]

二、胞内分子运输系统与心律失常干预

心肌细胞内分子运输系统过程非常精致、规范和复杂，主要涉及到微管网络、内质网、内小体系统以及分子运输马达与适配体等部分，分子运输系统示意图如图3所示。分子运输过程需要高度协调、相互促进和相互调节^[5]。其中，作为“运输轨道”的微管是一种具有极性的细胞骨架，起到细胞内物质运输的“路轨”作用，一旦破坏将导致细胞和器官功能障碍。研究发现^[6～8]，微管稳定剂（如紫杉醇）可明显预防缺血性心律失常（比如：室性早搏、室性心动过速、心房颤动）的发生。

80％的心脏性猝死是由急性缺血性心律失常导致，而缺血性心律失常的发生又主要是由于离子通道的肌纤维膜功能障碍和重塑引起。相关研究表明^[9]，作为一种GTP酶的发动蛋白-2（Dynamin-2，DNM2）在心肌细胞中介导离子通道膜的转运和重塑。心肌细胞DNM2下调通过改变Na⁺和K⁺通道逆向运行可导致动作电位的变化以及心律失常的发生。研究结果表明，心律失常发生的严重程度和发生率正相关于DNM2表达。另外，通过抑制DNM2的表达可使各种各样的心律失常（从室性早搏到心室颤动）发生率和严重程度明显下降。由此可见，具有多离子通道靶向性的DNM2可能成为一种具有前景的、新型的抗心律失常治疗靶点。

图3. 心肌细胞内分子运输系统示意图^[5]

内小体系统是一个重要的系统，主要负责膜表面分子的转运以及循环利用，而在循环利用的过程中需要一种载体的参与，即分选蛋白。若分选蛋白发生缺陷，将导致循环利用过程发生障碍。分选微管连接蛋白（Sorting nexin 17，SNX17）是细胞内的一种分选蛋白，参与多种细胞膜蛋白在细胞内体中的选择并将其转运到特定的细胞器。SNX17与低密度脂蛋白受体相关蛋白1（LRP1）结合可介导其经过细胞内的转运，重新利用到细胞膜上。研究发现，SNX17可显著增加致命性心律失常的易感性，这是由于分选蛋白影响细胞膜表面某个特定离子通道的代谢和构成。

低密度脂蛋白受体相关蛋白6（Low-density lipoprotein receptor-related protein 6，LRP6）在典型的Wnt/β-catenin信号通路中是一种Wnt共受体，最近的研究发现^[10]，LRP6也是一种用于心脏缝隙连接组件的脚手架蛋白。LRP6空间上受制于闰盘以及Cx43蛋白的缝隙连接。LRP6缺陷可破坏Cx43缝隙连接的形成，从而损害细胞与细胞之间的耦合作用。研究表明，条件性敲除LRP6可增加室性心律失常或心室纤维颤动（75％）以及心脏性猝死（50％）的易感性，如图4所示。这说明LRP6在细胞内蛋白质运输中起着独特的平台作用，敲除心脏LRP6导致Cx43的明显下调，从而诱发致死性心律失常。

图4. 条件性敲除LRP6对心律失常的影响

三、蛋白表达的转录后调控与心律失常干预

蛋白表达与功能的转录后调控涉及面广，包括：mRNA稳定性；可变剪接；翻译调控；蛋白亚细胞定位；蛋白之间相互作用；蛋白-RNA相互作用等。冷诱导RNA结合蛋白（Cold- inducible RNA-binding protein，CIRP）是一种应激反应蛋白，伴随紫外线照射、冷应激以及缺氧等过程而过量表达。研究表明^[11]，CIRP缺陷可增加I_to通道蛋白表达（图5A），同时导致QT间期缩短（图5C）、缩短动作电位时长并增加I_to电流。另外，CIRP与D2及D3蛋白结合，但是不改变他们的转录（图5B）。

图5. CIRP敲除（KO）增加I_to通道α亚基蛋白表达但不改变他们的转录^[11]。A：Western印迹检测以及数据分析；B：与CIRP结合的分析以及在全细胞中的定量检测；C：野生型（WT）vs. KO大鼠心电图

四、生物治疗

针对重大心脏疾病的药物正经历着挫折和瓶颈。循证医学证明：1. 抗心律失常药物基本全部增加死亡率；2. 正性肌力药物全部不能改进心力衰竭预后；3. 目前临床上没有有益于心肌损伤修复的药物；4. 临床上没有预防高血压发生的药物；5. 临床上没有抑制肥厚型心肌病病理进程的药物。

随着对心脏起搏本质认识的加深，心律失常的生物起搏治疗将成为必然的治疗手段，迟早会替代目前治标不治本的心脏起搏器治疗。心脏生物起搏将是解决严重缓慢性心律失常最具前景的方法。

五、总结与展望

未来发掘针对多个离子通道或心脏特异性或基础心脏病病理生理学导向性的新型药物大有前途。随着对心脏起搏细胞认识的加深和细胞生物学技术的飞速发展，缓慢心律失常的生物起搏治疗将会成为重要研究方向。心律失常分子遗传学领域的成就极大地启发了心律失常机制、诊断和特异性治疗研究。目前，诸如Brugada综合征、长QT综合征、短QT综合征等多种遗传性心律失常的基因缺陷已经初步明确，精准医疗可在此类型心律失常中率先推进。

总之，发现若干改进预后的具备更好临床效能的新型抗心律失常药物，力争进入临床试验或临床治疗。此外，要在干预理念和靶点上取得突破。至少在实验动物层面上，研制出效能优越和可控性强大的生物起搏技术，制定中国心律失常精准医疗的临床指南。

参考文献

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[8] Junjie Xiao, Dandan Liang, Ying Liu, et al. Improves cardiac functional recovery during post- ischemic reperfusion in rat in vitro. Cardiovascular Therapeutics,2012,30:12-30.

[9] Dan Shi, Duanyang Xie, Hong Zhang, et al. Reduction in dynamin-2 is implicated in ischaemic cardiac arrhythmias. J. Cell. Mol. Med, 2014,18(10):1992-1999. 

[10] Jun Li, Changming Li, Dandan Liang, et al. LRP6 acts as a scaffold protein in cardiac gap junction assembly. Nature Communication,2016, DOI: 10.1038/ncomms11775. 

[11] Jun Li, Duanyang Xie, Jian Huang, et al. Cold-inducible RNA-binding protein regulates cardiac repolarization by targeting transient outward potassium channels. Circulation Research, 2015,116:165-1659.

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