引用本文： 錢永軍, 肖錫俊. 賴氨酸氧化酶可能在心房顫動結構重構中起核心作用. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2015, 22(11): 993-995. doi: 10.7507/1007-4848.20150248 復制
心房顫動（atrial fibrillation，AF）是臨床上最常見的心律失常之一，約占心律失常患者總數的1/3。目前在發達國家AF患病率約為1.5%，60歲以后AF患病率顯著增加[1]。我國進行的AF大規模流行病學調查顯示AF患病率為0.77%[2]。AF是目前患者住院的主要原因之一，可引起患者心悸不適、損害心功能、增加血栓形成及血栓栓塞的危險，有較高的致殘率，嚴重影響患者的生活質量[3]。由此可見，目前AF患者數量較多且危害嚴重。越來越多的研究者關注AF發生機制研究，盡管關于AF的基礎和臨床研究有100多年，但由于沒有完全了解AF發生及維持機制且不知道如何有效預防及治療，AF治療成功率與患者及醫生的期待差距仍較大，了解AF的發生機制顯得尤為重要。
AF的觸發及維持與心房重構密切相關，心房重構主要包括心房電重構及心房結構重構[4-5]。我們的研究也證實心肌纖維化是心房結構重構最具有代表性特征改變，心肌纖維化程度與AF持續時間相關，也與射頻消融成功率相關[6]。纖維化隔離心房電傳導，使傳導的各向異性增加，也使不應期的離散度增加，這種電-解剖結構增加AF的可觸發性[7-9]。最近研究表明，持續性AF在成功復律后，心房的電重構完全停止后仍有纖維化持續存在，而此時AF仍易復發[10]。可見，目前明確心肌纖維化和AF發生和維持關系，心肌纖維化的結構重構改變是AF復發的物質基礎，而非心房電重構。雖然目前關于AF與纖維化的“雞和蛋”的先后關系并沒有明確，但心肌纖維化為特征改變的結構重構才是AF復發的關鍵因素已經明確。
我們在研究心肌纖維化和AF發生和維持關系同時，也有研究對AF和心肌纖維化之間的信號通路進行基礎和臨床研究。① AF時腎素-血管緊張素-醛固酮系統（RAAS）與纖維化關系研究。RAAS中循環和心肌局部血管緊張素Ⅱ（Ang Ⅱ）在血管緊張素轉換酶（ACE）的作用下與AngⅡ受體1（AT1）結合影響Ⅰ型膠原和Ⅲ型膠原合成，因而影響AF的發生和維持[11]。② AF時氧化應激致纖維化作用。氧化應激可能通過蛋白質酪氨酸硝基化引起細胞損傷及心肌纖維化，AF持續時間越長，氧化應激程度越高，纖維化程度越重，AF越容易觸發[12]。③ 我們完成AF和心肌纖維化之間的信號通路基礎研究后，曾認為對上述信號通路進行阻斷后應能明顯改善AF的轉復率。在門診聯合使用抗纖維化藥物阻斷RAAS及氧化應激這兩條信號通路治療AF，與對照組僅6%患者自動恢復竇性心律相比，約13.5%患者恢復了竇性心律。該研究提示阻斷致纖維化的上游信號通路治療AF效果并不理想[13]。為什么？我們認為參與AF纖維化的信號通路較多，如RAAS中Ang II-AT1通路、氧化應激通路、轉化生長因子（TGF） -磷脂酰肌醇3激酶（PI3K） /蛋白激酶B （Akt）通路及Janus 激酶（Janus kinase，JAK）/信號轉導子和轉錄激活子3 (signal transducers and activators of transcription，STAT)通路等，見圖 1。但目前臨床中常用抗纖維化藥物如血管緊張素轉換酶抑制劑（ACEI）、血管緊張素受體拮抗劑（ARB）或抗氧化應激等僅阻斷AF纖維化復雜繁多信號通路中的一條或幾條，不能完全阻斷纖維化進程，使AF因治療“逃逸”而成功率較低。因此，關注AF心肌纖維化過程本身應該是AF基礎研究新的方向。
圖1
多條信號通路參與AF纖維化，單一阻斷劑無法完全阻斷纖維化，使AF治療“逃逸”。阻斷纖維化形成關鍵步驟“纖維交聯”是AF治療新的希望。
纖維化過程是心肌細胞外間質過度沉積過程，細胞外間質主要成分是Ⅰ型膠原和Ⅲ型膠原[14-15]。膠原的前體都是原膠原，原膠原的N端和羧端前肽被特異的原膠原蛋白水解酶裂解成3個螺旋單體[16]。通過這些蛋白水解反應，膠原分子迅速自發集結形成Ⅰ、Ⅲ型膠原纖絲，它們在“纖維交聯”作用下最終形成Ⅰ、Ⅲ型膠原[17]。因此，信號通路致纖維化過程都必須經過膠原纖絲“纖維交聯”關鍵步驟。如果我們能把纖維化形成關鍵步驟“纖維交聯”進行阻斷，將阻斷通過纖維化致AF的所有信號通路，理論上應該比目前ACEI及ARB等單一通路阻斷劑治療AF更有效，見圖 1。
誰控制心肌纖維化過程的“纖維交聯”?尋找到該因子是AF治療新的希望。目前在肝纖維化和肺纖維化研究中發現：賴氨酸氧化酶（lysyl oxidase，LOX）負責膠原的相互交聯并介導可溶性膠原分子轉化為不可溶解纖維性組織[18-19]，是包括Ⅰ、Ⅲ型原膠在內的細胞外間質形成的一個關鍵因子，促進膠原纖維的沉積，決定著細胞外間質的穩定[18]。LOX是一種銅依賴性胺氫化酶，由50 kDa前酶在內質網和高爾基體經過翻譯和修飾后分泌到細胞外區域形成30 kDa的具有活性成熟酶[18]，是膠原合成后三、四級結構分子內及分子間交聯使膠原纖維成熟的關鍵酶，能使賴氨酸和羥賴氨酸脫氨生成醛賴氨酸與羥醛賴氨酸，后兩者殘基氧化后發生醛醇縮合及醛胺縮合，可導致鄰近鏈交聯形成穩定的膠原纖維[19-20]。最近有研究也表明在LOX在人體心臟及哺乳動物心臟存在表達，在心衰過程中對纖維化起到調節作用[21-22]。心肌纖維化程度是可溶性膠原和不可溶性膠原動態平衡，而LOX作用使不可溶性膠原增多，從而增加心肌纖維化程度，調控心肌纖維化進程。也有研究發現LOX可以通過調控心肌纖維化的質量而不是纖維數量達到改變心肌僵硬程度[23-24]。這種改變也可能是LOX調控心肌纖維化另一種模式，這種模式是否與AF的發生及維持有關，值得進一步研究。目前，關于AF與纖維化的研究全部集中在纖維化數量的研究，如果確實存在纖維化的質量也影響AF的發生和維持，這將開拓研究者視野，深入研究可能會有新的驚人發現，給AF的基礎研究帶來新的曙光。
總之，假設LOX在心肌纖維化中起核心作用，結合本研究小組以往關于AF心肌纖維化基礎和臨床研究，推斷LOX極有可能是AF心肌纖維化過程中的關鍵因子，調控心肌纖維化進程，而心肌纖維化是AF發生和維持的物質基礎。臨床上直接拮抗LOX表達，阻斷纖維化過程纖維交聯關鍵步驟，將有助于減少AF的復發，為預防和治療AF提供一個新的靶點和思路。目前我們小組已經完成部分基礎研究，結果初步證實我們設想[25]。
心房顫動（atrial fibrillation，AF）是臨床上最常見的心律失常之一，約占心律失常患者總數的1/3。目前在發達國家AF患病率約為1.5%，60歲以后AF患病率顯著增加[1]。我國進行的AF大規模流行病學調查顯示AF患病率為0.77%[2]。AF是目前患者住院的主要原因之一，可引起患者心悸不適、損害心功能、增加血栓形成及血栓栓塞的危險，有較高的致殘率，嚴重影響患者的生活質量[3]。由此可見，目前AF患者數量較多且危害嚴重。越來越多的研究者關注AF發生機制研究，盡管關于AF的基礎和臨床研究有100多年，但由于沒有完全了解AF發生及維持機制且不知道如何有效預防及治療，AF治療成功率與患者及醫生的期待差距仍較大，了解AF的發生機制顯得尤為重要。
AF的觸發及維持與心房重構密切相關，心房重構主要包括心房電重構及心房結構重構[4-5]。我們的研究也證實心肌纖維化是心房結構重構最具有代表性特征改變，心肌纖維化程度與AF持續時間相關，也與射頻消融成功率相關[6]。纖維化隔離心房電傳導，使傳導的各向異性增加，也使不應期的離散度增加，這種電-解剖結構增加AF的可觸發性[7-9]。最近研究表明，持續性AF在成功復律后，心房的電重構完全停止后仍有纖維化持續存在，而此時AF仍易復發[10]。可見，目前明確心肌纖維化和AF發生和維持關系，心肌纖維化的結構重構改變是AF復發的物質基礎，而非心房電重構。雖然目前關于AF與纖維化的“雞和蛋”的先后關系并沒有明確，但心肌纖維化為特征改變的結構重構才是AF復發的關鍵因素已經明確。
我們在研究心肌纖維化和AF發生和維持關系同時，也有研究對AF和心肌纖維化之間的信號通路進行基礎和臨床研究。① AF時腎素-血管緊張素-醛固酮系統（RAAS）與纖維化關系研究。RAAS中循環和心肌局部血管緊張素Ⅱ（Ang Ⅱ）在血管緊張素轉換酶（ACE）的作用下與AngⅡ受體1（AT1）結合影響Ⅰ型膠原和Ⅲ型膠原合成，因而影響AF的發生和維持[11]。② AF時氧化應激致纖維化作用。氧化應激可能通過蛋白質酪氨酸硝基化引起細胞損傷及心肌纖維化，AF持續時間越長，氧化應激程度越高，纖維化程度越重，AF越容易觸發[12]。③ 我們完成AF和心肌纖維化之間的信號通路基礎研究后，曾認為對上述信號通路進行阻斷后應能明顯改善AF的轉復率。在門診聯合使用抗纖維化藥物阻斷RAAS及氧化應激這兩條信號通路治療AF，與對照組僅6%患者自動恢復竇性心律相比，約13.5%患者恢復了竇性心律。該研究提示阻斷致纖維化的上游信號通路治療AF效果并不理想[13]。為什么？我們認為參與AF纖維化的信號通路較多，如RAAS中Ang II-AT1通路、氧化應激通路、轉化生長因子（TGF） -磷脂酰肌醇3激酶（PI3K） /蛋白激酶B （Akt）通路及Janus 激酶（Janus kinase，JAK）/信號轉導子和轉錄激活子3 (signal transducers and activators of transcription，STAT)通路等，見圖 1。但目前臨床中常用抗纖維化藥物如血管緊張素轉換酶抑制劑（ACEI）、血管緊張素受體拮抗劑（ARB）或抗氧化應激等僅阻斷AF纖維化復雜繁多信號通路中的一條或幾條，不能完全阻斷纖維化進程，使AF因治療“逃逸”而成功率較低。因此，關注AF心肌纖維化過程本身應該是AF基礎研究新的方向。
圖1
多條信號通路參與AF纖維化，單一阻斷劑無法完全阻斷纖維化，使AF治療“逃逸”。阻斷纖維化形成關鍵步驟“纖維交聯”是AF治療新的希望。
纖維化過程是心肌細胞外間質過度沉積過程，細胞外間質主要成分是Ⅰ型膠原和Ⅲ型膠原[14-15]。膠原的前體都是原膠原，原膠原的N端和羧端前肽被特異的原膠原蛋白水解酶裂解成3個螺旋單體[16]。通過這些蛋白水解反應，膠原分子迅速自發集結形成Ⅰ、Ⅲ型膠原纖絲，它們在“纖維交聯”作用下最終形成Ⅰ、Ⅲ型膠原[17]。因此，信號通路致纖維化過程都必須經過膠原纖絲“纖維交聯”關鍵步驟。如果我們能把纖維化形成關鍵步驟“纖維交聯”進行阻斷，將阻斷通過纖維化致AF的所有信號通路，理論上應該比目前ACEI及ARB等單一通路阻斷劑治療AF更有效，見圖 1。
誰控制心肌纖維化過程的“纖維交聯”?尋找到該因子是AF治療新的希望。目前在肝纖維化和肺纖維化研究中發現：賴氨酸氧化酶（lysyl oxidase，LOX）負責膠原的相互交聯并介導可溶性膠原分子轉化為不可溶解纖維性組織[18-19]，是包括Ⅰ、Ⅲ型原膠在內的細胞外間質形成的一個關鍵因子，促進膠原纖維的沉積，決定著細胞外間質的穩定[18]。LOX是一種銅依賴性胺氫化酶，由50 kDa前酶在內質網和高爾基體經過翻譯和修飾后分泌到細胞外區域形成30 kDa的具有活性成熟酶[18]，是膠原合成后三、四級結構分子內及分子間交聯使膠原纖維成熟的關鍵酶，能使賴氨酸和羥賴氨酸脫氨生成醛賴氨酸與羥醛賴氨酸，后兩者殘基氧化后發生醛醇縮合及醛胺縮合，可導致鄰近鏈交聯形成穩定的膠原纖維[19-20]。最近有研究也表明在LOX在人體心臟及哺乳動物心臟存在表達，在心衰過程中對纖維化起到調節作用[21-22]。心肌纖維化程度是可溶性膠原和不可溶性膠原動態平衡，而LOX作用使不可溶性膠原增多，從而增加心肌纖維化程度，調控心肌纖維化進程。也有研究發現LOX可以通過調控心肌纖維化的質量而不是纖維數量達到改變心肌僵硬程度[23-24]。這種改變也可能是LOX調控心肌纖維化另一種模式，這種模式是否與AF的發生及維持有關，值得進一步研究。目前，關于AF與纖維化的研究全部集中在纖維化數量的研究，如果確實存在纖維化的質量也影響AF的發生和維持，這將開拓研究者視野，深入研究可能會有新的驚人發現，給AF的基礎研究帶來新的曙光。
總之，假設LOX在心肌纖維化中起核心作用，結合本研究小組以往關于AF心肌纖維化基礎和臨床研究，推斷LOX極有可能是AF心肌纖維化過程中的關鍵因子，調控心肌纖維化進程，而心肌纖維化是AF發生和維持的物質基礎。臨床上直接拮抗LOX表達，阻斷纖維化過程纖維交聯關鍵步驟，將有助于減少AF的復發，為預防和治療AF提供一個新的靶點和思路。目前我們小組已經完成部分基礎研究，結果初步證實我們設想[25]。
