GATA4转录因子与心房颤动

４９６　肺血管病杂志２０１７年６月筮　鲞筮　期　』　！　！　！！　！　鱼　！　！！　壁　』　些　！　！：　：　：　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－５０６２．２０１７．０６．０１９　

ＧＡＴＡ４转录因子与心房颤动　韦盈盈杨树森韩薇　［关键词］　ＧＡＴＡ４；心房颤动；ＭＡＰＫ；ＮＦ—ＫＢ；心肌纤维化；氧化应激；凋亡　［中图分类号］　Ｒ５４　［文献标志码］　Ａ　［文章编号］　１００７—５０６２（２０１７）０６－４９６－０４　

心房颤动是临床上最常见的心律失常之一，发病率逐年　上升，预计在２０６０年，欧洲将有１　７９０万人患有心房颤　动…。心房颤动能显著增加脑卒中、慢性心力衰竭等疾病　的发病风险，其致残及致死率高，危害极大。因此对心房颤　动患者早期进行干预治疗能显著降低病死率（２５．４％）和脑　卒中发病率（７３．５％）　ｉ－３］。心房颤动发生后心房出现电和　结构重构，其能够促使心房颤动持续和难以转复最终形成恶　性循环　。　。目前尚无有效方法终止这一循环，主要是由于　心房颤动发生和维持的机制尚未完全阐明。钙超载和代谢　紊乱是心房颤动重构的触点，氧化应激可以直接导致心房颤　动电和结构重构　。Ｊ。　ＧＡＴＡ４作为心肌前体细胞的标志蛋白，能促进心肌细　胞的增殖分化。近年Ｃｅｌｌ和Ｎａｔｕｒｅ杂志相继报道ＧＡＴＡ４有　诱导纤维细胞向心肌细胞转变的作用，并且可以通过抗氧化　应激和抗凋亡促进受损心肌细胞修复和心肌再生。有研究　表明，家族性心房颤动患者有ＧＡＴＡ４的错义突变。ＧＡＴＡ４　Ｓ１０５位点参与心肌细胞幸存的机制，在应激状态下引起心　肌代偿性肥厚，可以改善缺血引起的损伤，同时也是抗凋亡　和抗氧化应激作用的靶点。氧自由基堆积，心肌纤维化，心　房结构重构是维持慢性心房颤动发生和持续的病理基础。　ＧＡＴＡ４具有抗氧化、抗凋亡和抗纤维化作用［４－１２　Ｊ，有可能逆　转心房的结构重构，成为治疗和预防心房颤动的靶点。　另一方面，ＧＡＴＡ４同样具有促进炎症反应等负面效应。　２０１５年Ｓｃｉｅｎｃｅ杂志报道了ＧＡＴＡ４在细胞中堆积，能通过肿　瘤坏死因子相关受体反应蛋白２（ｔｕｍｏｒ　ｎｅｃｒｏｓｉｓ　ｆａｃｔｏｒ　ｒｅｃｅｐ—　ｔｏｒ—ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ　ｆａｃｔｏｒ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｅｉｎ　２，ＴＲＡＦＩＰ２）和白细胞　介素一１Ａ（ＩＬ一１Ａ），激活细胞核因子ＫＢ（ｎｕｃｌｅａｒ　ｆａｃｔｏｒ　ｋａｐｐａ　Ｂ，ＮＦ—ＫＢ），启动和分泌衰老相关分泌表型（ｓｅｎｅｓｃｅｎｃｅ　ａｓｓｏ—　ｃｉａｔｅｄ　ｓｅｃｒｅｔｏｒｙ　ｐｈｅｎｏｔｙｐｅ，ＳＡＳＰ），促进炎症过程和衰老相关　性疾病发生发展　。心房颤动是一种衰老相关性疾病，衰　基金项目：国家自然科学基金（８１６７０２９６）　作者单位：１５０００１哈尔滨医科大学第一附属医院心血管内科一病房　通信作者：杨树森，教授，主任医师，硕士研究生导师，研究方向：冠心　病的诊疗、冠状动脉介人以及心房颤动。Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇｓｈｕｓｅｎ＠ｍｅｄ－　ｍａｉｌ．ｃｏｍ．ｃｎ　・综述・　老相关的氧化应激和纤维化是心房颤动得以延续和发展的　共同机制。因此，ＧＡＴＡ４可能通过调控ＳＡＳＰ分泌，增加氧　化应激和纤维化，促进衰老相关性疾病心房颤动的发生和发　展。本文将对ＧＡＴＡ４在心房颤动中的双重作用进行综述。　１．ＧＡＴＡ４转录因子　ＧＡＴＡ４转录因子是ＧＡＴＡ家族　中的一员，广泛存在于脊椎动物中，在细胞的增殖分化及各　器官的生长发育过程中起着重要的作用，有两个高度保守的　锌指结构域（Ｃｙｓ—Ｘ２－Ｃｙｓ－Ｘ　－Ｃｙｓ—Ｘ：一Ｃｙｓ），定位于人的染色　体８ｐ２３．１一ｐ２２上。人类的ＧＡＴＡ４包含了５００００个碱基对，　有７个外显子，每个ＧＡＴＡ４包含４４２个氨基酸，羧基端主要　负责ＤＮＡ结合，氨基端则起到稳定和特异性结合ＤＮＡ的作　用。主要在中胚层和内胚层分化组织中表达，比如心脏、肠　管和生殖器，并介导这些器官的分化和增殖　。。　。在体内　表达受到多种ｍｉｃｒｏＲＮＡｓ调节，ｍｉＲ２６ａ和ｍｉＲ１２６可以通过　抑制ＧＡＴＡ４表达从而干扰内脏器官的增殖分化　１６－１７］。　ＧＡＴＡ４参与了心脏发育和生长的整个过程，可以作为　心脏早期转录调控因子，并且在心脏发育过程的调控作用是　不可替代的　。ＧＡＴＡ４是心肌前体细胞的标志蛋白，可以　促进心脏发育，与ＧＡＴＡ５和ＧＡＴＡ６共同参与流出道、房间　隔、室间隔及心内膜垫的形成，主要通过锌指结构与其他转　录因子相互作用，以便发挥不同的生物学功能　。而突　变的ＧＡＴＡ４可以从氨基酸水平影响与其作用的转录因子的　活性和表达，从而引起心力衰竭、心脏缺陷和心房颤动等　疾病　。　２．ＧＡＴＡ４突变与心房颤动　ＧＡＴＡ４锌指结构突变使　得原有的氨基酸种类改变，有助于心房颤动的发生。有研究　表明在遗传性心房颤动患者中发现ＧＡＴＡ４错义突变。对中　国家族性心房颤动患者进行追踪，发现ＧＡＴＡ４错义突变（Ｐ．　Ｓ１６０Ｔ和Ｐ．ＳＴＯＴ）率约为１．５４％，是一种符合完全外显率的　常染色体显性遗传　。这些突变位于ＧＡＴＡ４的重要活化　区域，降低了与ＴＢＸ５和ＮＫＸ２．５的相互作用，抑制窦房结　的基因表达，从而抑制窦房结和房室结的自律性，并且能抑　制肺静脉血管周围的心肌细胞表达连接蛋白ＣＸ４０，诱发　ＨＣＮ４的表达，从而使细胞发生异位搏动，促进心房颤动发　生，但ＧＡＴＡ４参与心房颤动的具体机制还有待进一步研　究　。更重要的是，ＧＡＴＡ４　Ｓ１０５位点突变老鼠心脏扩大，　Ｑ　！生　旦筮　鲞筮　翅Ｊ０　ｏｆ　ａｒｄｉｏｖａｓｃｕｌａｒ＆Ｐｕｌｍｏｎａｒｙ　Ｄｉｓｅａｓｅｓ．Ｊｕｎｅ　２０１７．Ｖｏ１．３６．Ｎ０．６　最终导致心力衰竭　。在应激状态下，心肌代偿性肥厚以　满足心脏正常的收缩功能，已有研究证实ＧＡＴＡ４　Ｓ１０５位点　与心肌肥厚相关，而Ｓ１０５突变的老鼠应激状态下缺乏代偿　性增生的能力，导致心脏扩大，最终引起心力衰竭。心房重　塑是维持心房颤动发生和持续的结构基础，提示ＧＡＴＡ４转　录因子可能与心房颤动发生发展机制有关。　３．ＧＡＴＡ４在心房颤动中的保护作用　ＧＡＴＡ４转录因　子是一种翻译后修饰的蛋白，需要经过磷酸化、乙酰化或者　泛素化才具有ＤＮＡ结合、转录活性以及核定位等功能。ＧＡ．　ＴＡ４－Ｓ１０５突变可导致心室重构和心力衰竭，ＧＡＴＡ４突变已　有研究证实与心房颤动相关，但具体机制还有待进一步研　究。丝裂原活化蛋白激酶（ｍｉｔｏｇｅｎ．ａｃｔｉｖａｔｅｄ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｋｉｎａｓｅ。　ＭＡＰＫ）通路是真核细胞中重要的信号通路之一，能被多种　胞外刺激激活，发生级联反应。包括ＥＲＫ、ＪＮＫ／ＳＡＰＫ和　ｐ３８ＭＡＰＫ三条并行的信号通路。ＭＡＰＫ属于丝氨酸／苏氨　酸蛋白激酶，ＧＡＴＡ４一Ｓ１０５位点是保守的ＭＡＰＫ磷酸化位　点，能被激活的ＭＡＰＫ磷酸化。因此，ＭＡＰＫ、ＧＡＴＡ４可能共　同参与心房颤动的发生发展机制。　（１）ＧＡＴＡ４的抗氧化应激作用　氧化应激与心房颤动　的关系早有研究，心房颤动患者中ＮＡＤＰＨ氧化酶短暂上调　是机体为了对抗氧化应激的生存机制，若应激状态长期存　在，ＮＯ一氧化还原反应失衡，氧化应激形成的ＯＮＯＯ一是威胁　细胞生存的主要“罪犯”，能引起细胞凋亡和结构重构　。　在氧化应激刺激下，ＲＯＳ增加，不断在心肌细胞内积聚，通过　ＪＮＫｓ激活ＭＡＰＫ使ＧＡＴＡ４．Ｓ１０５位点发生磷酸化，从而可　以增强ＧＡＴＡ４自身转录活性，同时也减弱由应激引起的　ＧＡＴＡ４泛素化而降解的过程，增加了ＧＡＴＡ４在细胞内的稳　定性　Ｊ。过表达的ＧＡＴＡ４能够解救由ＲＯＳ诱导的心脏毒　性。实验证明阿霉素诱导的活性氧激活ＭＡＰＫ途径，ＭＡＰＫ　作用于ＧＡＴＡ４．Ｓ１０５位点使ＧＡＴＡ４发生磷酸化，能够逆转　活性氧引起的心室重构和纤维化过程　。另外ＧＡＴＡ４可　以通过Ｓ１０５位点发挥抗凋亡的作用，减少心肌细胞氧化应　激损伤。过表达的ＧＡＴＡ４可以促进抗凋亡微小ＲＮＡｓ（ｍｉ－　ｃｒｏ　ＲＮＡ，ｍｉＲｓ）表达，起到保护心肌细胞免受应激损伤的作　用＂］。ＧＡＴＡ４．￥１０５Ａ突变后，抗凋亡因子Ｂｃｌ－ＸＬ蛋白水平　下调，但是野生型小鼠心肌细胞却能显著激活Ｂｃｌ－ＸＬ启动　子，提高该蛋白的表达水平，说明ＧＡＴＡ４通过Ｓ１０５位点发　挥抗凋亡作用　］。在成年人心肌细胞中，当心肌缺血或用　抗肿瘤药物治疗引起心脏损伤时，过表达的ＧＡＴＡ４可以通　过活化抗凋亡因子Ｂｃ１．２，减少心肌细胞的损伤　。心房颤　动发生时，应激激活的ＭＡＰＫ能使ＧＡＴＡ４一Ｓ１０５位点磷酸　化，发挥抗氧化应激作用，减轻心房纤维化和结构重构，因此　可能参与心房颤动的保护机制。　（２）ＧＡＴＡ４抗纤维化作用人的心脏中，只有大约３０％　是有功能的心肌细胞，５０％以上都是非心肌样细胞，大部分　是由成纤维细胞组成的。由于这些成纤维细胞的存在，阻碍　了心肌细胞在损害后的再生能力，纤维化是心房结构重构的　主要原因，亦是稳定心房颤动持续的因素。最近Ｃｅｌｌ和Ｎａ一　４９７　ｔｕｒｅ杂志有报道称ＧＡＴＡ４可以诱导心肌成纤维细胞和小鼠　尾部成纤维细胞转变为有收缩功能的心肌样细胞，并且在体　内外均已证实　。诱导的成纤维细胞能表达ｃｔＭＨＣ．ＧＦＰ　（只有成熟的心肌细胞能表达ＧＦＰ），而且这些ＧＦＰ　的细胞　能表达高水平的ｃＴｎＴ＿ｌ　］。Ｌｉｎ等　对诱导转变的心肌细　胞进行功能上的测定，发现与正常心肌细胞无明显差别，其　中９０％的诱生心肌细胞表达连接蛋白ＣＸ４３，并且无法鉴别　与正常心肌细胞的区别。除此之外，成纤维细胞生长因子　（ｆｉｂｒｏｂｌａｓｔ　ｇｒｏｗｔｈ　ｆａｃｔｏｒｓ，Ｖｓｆ）能通过ＭＡＰＫ途径促进损伤的　肌肉组织再生和修复　。更重要的是，Ｒａｍａｃｈａｎｄｒａ等［１　５］　在胚胎干细胞中，用免疫共沉淀验证了ＭＡＰＫ直接与ＧＡ．　ＴＡ４作用，并且与ＮＫＸ２．５形成复合体，诱导心肌细胞再生。　说明ＭＡＰＫ－ＧＡＴＡ４通路可能通过抗纤维化作用逆转心房结　构重构，影响心房颤动发生发展。　４．ＧＡＴＡ４促进心房颤动作用　ＲｅｌＡ是ＮＦ—ＫＢ的一个　最重要组成亚基，参与炎症和免疫反应，影响细胞生存和凋　亡。ＮＦ－ＫＢ的ＲｅｌＡ、ＲｅｌＢ和ｃ—Ｒｅｌ都包含了转录活性结构　域，可以与其他转录因子相互作用。以往研究证实，ｃ—Ｒｅｌ在　冠心病和扩张型心肌病的细胞核中表达增加，ＧＡＴＡ４可以　与ｃ．Ｒｅｌ相互作用促进心肌肥厚及纤维化的形成　。近年　ＲｅｌＡ在心脏中的作用日益受到关注。在大鼠动物模型中，　抑制ＮＦ－ＫＢ－ＲｅｌＡ信号通路，能抑制前炎性因子ＴＮＦ—Ｏｔ介导　的心肌肥厚　。在心肌特异性表达ＣＹＰ２Ｊ２的小鼠上，也发　现抑制ＮＦ．ＫＢ—ＲｅｌＡ能减少ＴＧＦ－￣ｌ／ｓｍａｄ活化和纤维化　。　更重要的是，ＲｅｌＡ耗尽能够抑制ＧＡＴＡ４调控的ＳＡＳＰ相关　基因表达¨　。提示，衰老和氧化应激中ＧＡＴＡ４可能上游调　控ＮＦ．ＫＢ　ＲｅｌＡ，控制ＳＡＳＰ相关基因表达，促进心房颤动氧　化应激和纤维化。　（１）ＧＡＴＡ４增加氧化应激　在心脏慢性重构过程中，　ＧＡＴＡ４可以通过激活ＮＦ－ＫＢ—ＲｅｌＡ，启动和维持ＳＡＳＰ表达，　促进炎症和氧化应激。研究显示，随着炎症刺激时间延长，　ＲｅｌＡ的表达及染色体易位持续增加，抑制ＮＦ－ＫＢ—ＲｅｌＡ活性　能明显改善心力衰竭小鼠的慢性重构　。　（２）ＧＡＴＡ４促进纤维化　心肌纤维化是一个极其复杂　的过程，是由多个信号传导通路共同参与的基因调控网络。　ＧＡＴＡ４转录因子在其中起着极其重要的作用，可能通过　ＧＡＴＡ４／ＮＦ．ＫＢ信号通路调控纤维化。在炎症和损伤中，　ＧＡＴＡ４可以通过锌指结构与其他转录因子结合，促进相关　基因表达，引起心肌肥厚及纤维化。此外，ＧＡＴＡ４也可以通　过增加转录活性，促进纤维化形成。如在高血压诱导的心肌　肥厚大鼠中，ＧＡＴＡ４能通过增加转录活性　促进心肌肥厚和　纤维化。抑制ＧＡＴＡ４的转录活性，能抑制细胞老化和纤维　化。在研究去乙酰化蛋白家族成员ＳＩＲＴ３在老鼠长寿中的　作用时发现，过表达ＳＩＲＴ３可以通过增加抗氧化应激基因　Ｆｏｘｏ３ａ编码的锰超氧化物歧化酶（ＭｎＳＯＤ）和过氧化氢酶　（Ｃａｔ）的表达，抑制ＧＡＴＡ４的转录活性，从而抑制细胞老化　和纤维化　］。利用ＲｅｌＡ核糖酶减少ＲｅｌＡ表达后，可以明　显改善Ｈ　Ｏ　诱导的细胞毒性，Ｈ：Ｏ：诱导的这种毒性主要通