自身抗體與室性心律失常?

宋潔 湯寶鵬 周賢惠

自身抗體是由致病的B 淋巴細胞靶向作用于自身組織時產生的異?？贵w,最常見的自身抗體誘導現象發生在自身免疫性疾病中,如系統性紅斑狼瘡、類風濕性關節炎和多發性硬化癥等[1]。自身免疫性疾病在一般人群中的發病率為7.6%～9.4%[2],其具有慢性、全身性的疾病特征,心臟器官經常受累。自身抗體介導的心臟組織結構異?？蓪е虏煌呐R床表現,如心力衰竭、心律失常,甚至心源性猝死[1]。近年來,越來越多的證據表明,自身抗體在室性心律失常(ventricular arrhythmias,VAs)的發生、發展中起重要作用[3]。與VAs相關的自身抗體主要有:抗β1腎上腺素能受體自身抗體(β1-adrenergic receptor autoantibody,β1-AAb)、抗M2毒蕈堿乙酰膽堿受體自身抗體(M2-muscarinic receptor autoantibody,M2-AAb)、抗Ro/SSA 自身抗體和抗Na＋/K＋-ATP酶自身抗體等。筆者擬對自身抗體與VAs的相關研究及進展進行系統綜述,旨在為VAs的臨床診斷、治療帶來一定幫助和啟發。

1 自身抗體與VAs

1.1 抗β1-AAb β腎上腺素能受體(βadrenergic receptor,β-AR)是一種七次跨膜受體,屬于G 蛋白偶聯受體家族,β1-AR是人體心臟中主要的β-AR,占心室中β-AR 的70%～80%[4]。β1-AAb是特異性識別β1-AR 的自身抗體。研究表明,心肌病、Chagas病和特發性VAs等患者血清中β1-AAb與VAs的發生、發展相關[5]。

研究證實,與健康受試者(n＝40)相比,肥厚型心肌病患者(n＝134)血清β1-AAb 濃度明顯升高[48.23(38.49,55.98)ng/ml vs(24.51±6.89)ng/ml,P＜0.001][6]。Iwata等[7]納入104 例擴張型心肌病(DCM)患者的研究顯示,38%患者可檢測出β1-AAb,抗體陽性患者室性心動過速(簡稱室速)比率高于陰性患者(65%vs 34%),提示β1-AAb可能是室速的獨立預測因素。Maciel等[8]研究顯示,40 例左室功能保留的Chagas病人中,β-AAb陽性較陰性病人有更高的VAs發生率(47%vs 22%)。Zuo等[9]基于入院心電圖研究納入了41例VAs和100例正常人群,酶聯免疫吸附試驗(ELISA)檢測血清β1-AAb水平,結果表明VAs患者β1-AAb陽性率[53.7%(22/41)]遠高于健康對照人群[5.0%(5/100)];后續研究分為免疫組(n＝9)、IgG 陰性組(n＝8)和生理鹽水組(n＝9),免疫組用陽性患者血清中提純的β1-AAb通過尾靜脈注射方式免疫大鼠,IgG 陰性組用β1-AAb陰性患者血清中提純的IgG 以相同方式免疫大鼠,生理鹽水組只注射同等劑量生理鹽水作空白對照,結果證實β1-AAb免疫組心律失常發生率[66.7%(6/9)]明顯高于IgG 陰性組[12.5%(1/8)]和生理鹽水組[11.1%(1/9)],且β1-AAb免疫組心律失常類型以VAs為主。Zhao等[10]用單克隆β1-AAb通過尾靜脈注射方式免疫豚鼠和灌流離體心臟后記錄10 min心電圖,結果表明β1-AAb免疫組較對照組室性早搏誘發率升高(4/5 vs 1/5,P＜0.05),且灌流的β1-AAb增加了離體豚鼠心臟的室速/心室顫動的易感性[室速/心室顫動閾值降低:(8.8±1.5)V vs(11.0±2.1)V;持續時間延長:(1 608.0±135.0)ms vs(833.0±125.0)ms,P均＜0.05]。

1.2 抗M2-AAb M2毒蕈堿乙酰膽堿受體與β-AR 同屬G蛋白耦聯受體家族,抗M2-AAb是針對M2受體所產生的特異性自身抗體。與抗β1-AAb 類似,多種疾病中可檢出抗M2-AAb,如圍產期心肌病(peripartum cardiomyopathy,PPCM)和特發性VAs。

Liu等[11]為評估PPCM 與心血管自身抗體的相關性,納入了37例PPCM 患者和36例正常孕婦,ELISA 測定血清β1-AAb和M2-AAb水平,研究發現的PPCM 患者血清β1-AAb、M2-AAb陽性率高于正常孕婦[59.5%(22/37)vs 19.4%(7/36);45.9%(17/37)vs 16.67%(6/36),P均＜0.05]。Mallikethi-Reddy 等[12]使用全國住院樣本數據庫(2007～2012年),對納入的9841例PPCM 住院患者進行數據分析,18.7%的住院PPCM 患者合并有心律失常,其中室速(4.2%)是最常見的心律失常類型。近期,一項個案報道證實[13],PPCM 患者可表現為持續性VAs。此外,有研究報道,約40%的特發性室速患者中抗M2-AAb 陽性[14]。然而,一項納入79例無心臟結構變化的慢性Chagas病人群的橫斷面研究表明,抗M2-AAb滴度OD 值＞9較＜9患者傳導阻滯患病率高,但兩組間心律失常的發生率無顯著差異(31.6%vs 25.0%,P＝0.584)[15]。

1.3 抗Ro/SSA 自身抗體 抗Ro/SSA 自身抗體包括抗Ro/SSA-52k D 和-60kD 兩種亞型,屬于IgG 類多克隆抗體[16]?？筊o/SSA 陽性在結締組織病(connective tissue disease,CTD)中很常見,尤其是干燥綜合征和系統性紅斑狼瘡。既往研究證實,抗Ro/SSA 與先天性房室傳導阻滯密切相關[17]。然而,越來越多的證據[18]表明,抗Ro/SSA 與長QT 綜合征(long-QT syndrome,LQTS)有關,尤其是抗Ro/SSA-52k D 可能導致成人VAs,且矯正的QT 間期(QTc)延長是最常見的心電圖異常。LQTS患者容易發生尖端扭轉型室速(torsades de pointes,TdP),且QT 間期延長越多,罹患TdP風險越高。

多項研究表明,抗Ro/SSA 自身抗體與CTD 患者的QTc間期延長、VAs發生相關。Lazzerini等[19]納入了49例成人CTD 患者,記錄靜息心電圖以計算QTc間期,ELISA和蛋白免疫印跡試驗測定抗Ro/SSA 自身抗體水平和特異性(抗Ro/SSA-52k D 和-60k D),研究證實QTc間期延長時間與血清中抗Ro/SSA-52k D 水平呈正相關(r＝0.38,P＝0.007)。Tufan等[18]開展了一項納入15 例抗核抗體和抗Ro/SSA-52k D 均陽性的CTD 患者、39例抗核抗體陽性而抗Ro/SSA-52k D 陰性的CTD 患者以及22例健康受試者的橫斷面研究,比較各組心電圖以確定與心室復極相關的因素,研究表明與抗核抗體單純陽性和健康對照組相比,抗Ro/SSA-52k D 陽性T 波峰末間期和QT 離散度[(84.0±5.5)ms vs(77.3±8.3)ms vs(69.4±4.0)ms,(40.0±11.3)ms vs(27.2±10.3)msv s(20.1±5.9)ms,P均＜0.001]均增加,提示抗核抗體陽性尤其是合并抗Ro/SSA-52kD 陽性的CTD 患者,在易感條件下更容易發生心律失常。一例個案報道[20]和一項小樣本臨床研究[21]均表明,抗Ro/SSA 陽性母親的嬰兒存在明顯的QTc間期延長合并室速和/或TdP。

進一步研究證實,無論是否存在CTD 或其他自身免疫性疾病,抗Ro/SSA 都與LQTS/TdP 密切相關。Lazzerini等[22]在普通人群中連續納入了25例TdP受試者,發現超過50%的受試者存在抗Ro/SSA-52k D 自身抗體。一項納入7 339名美國退伍軍人的觀察性隊列研究顯示,Ro/SSA 陽性受試者(612/7 339)QTc間期延長的患病率增加[QTc＞470 ms(男性)/480 ms(女性),6.5%(479/7 339);QTc＞490 ms,2.3%(170/7339);QTc＞500 ms,1.3%(96/7 339)],且無論是否存在CTD,抗Ro/SSA 自身抗體都是該人群QTc間期延長的危險因素(QTc＞500 ms:OR:2.27,95%CI:1.34～3.87),推測Ro/SSA 陽性個體可能是易患VAs或心源性猝死的亞群[23]。

1.4 抗Na＋/K＋-ATP酶自身抗體 Na＋/K＋-ATP酶是一種整合到細胞膜上的蛋白復合物,由α、β和γ三種亞基構成,參與直接調控細胞內外Na＋、K＋濃度和間接調控細胞內Ca2＋濃度?，F有研究表明,抗Na＋/K＋-ATP酶自身抗體主要與DCM 中VAs發生相關。

Baba等[24]對100例DCM 患者和100例年齡和性別相匹配的健康受試者進行抗Na＋/K＋-ATP酶自身抗體篩查,結果發現DCM 患者抗Na＋/K＋-ATP酶自身抗體陽性率明顯高于健康受試者[26%(26/100)vs 2%(2/100),P＜0.05],多灶性室性早搏、非持續性室速在陽性患者中更常見,多因素Logistic回歸分析顯示抗Na＋/K＋-ATP酶自身抗體水平是VAs發生的獨立預測因子。

1.5 其他自身抗體 其他自身抗體在VAs中也有致病作用,由于多來自單中心或小樣本研究,證據力度有限。一項納入80例DCM 患者的隊列研究顯示,I型鈣通道的自身抗體陽性患者室速(59%)和猝死(21%)的發生率很高[25]。Nakamura等[26]首次報道,在一例不明原因的獲得性LQTS女性患者中,心電圖顯示明顯的QT 間期延長和TdP發作,膜片鉗檢查提示患者血清可使HEK2細胞KCNH2電流顯著降低,蛋白免疫印跡證實其血清中含抗KCNH2 自身抗體。Peretto等[27]納入了116 例病毒陰性心肌炎合并VAs患者的隊列研究顯示,抗閏盤自身抗體陽性狀態(15/116)與VAs事件(持續性室速和心室顫動)獨立相關(HR:8.0,95%CI:2.6～25.2)。一項招募了75 名多發性肌炎或皮肌炎心臟受累患者的回顧性隊列研究證實,抗線粒體自身陽性是該人群發生VAs的獨立預測因子(OR:3.484,95%CI:1.192～10.183)[28]。

2 自身抗體致VAs的電生理機制

與VAs相關的自身抗體根據其靶點和作用分為以下幾類:①神經激素調節蛋白:抗β1-AAb、抗M2-AAb;②酶:質膜(抗Na＋/K＋-ATP酶自身抗體)和線粒體膜(抗線粒體自身抗體);③膜通道:抗Ro/SSA 自身抗體(與L 型Ca2＋通道、T 型Ca2＋通道、人類果蠅相關基因HERG-K＋通道交叉反應)、I型鈣通道自身抗體和抗KCNH2自身抗體(電壓門控K＋通道)。

然而,此分類方法并不是絕對的,隨著自身抗體相關機制的深入研究,未來可能有更多的分類方式。筆者擬概述主要自身抗體(抗β1-AAb、抗M2-AAb、抗Ro/SSA 和抗Na＋/K＋-ATP)的致VAs電生理機制(圖1)。

2.1 抗β1-AAb 抗β1-AAb與β1-AR 特異性結合發揮下游生物學效應,但只有受體的細胞外第二肽段具有擬交感神經作用[4]?？功?-AAb可以激活腺苷酸環化酶(AC)-c AMP-蛋白激酶A(PKA)級聯反應,延遲快速激活鉀電流(IKr)和L型鈣電流(ICa-L),致心肌細胞電不穩定,促進VAs 的發生[29]。除此之外,在心肌細胞中,抗β1-AAb還能激活細胞外信號調節激酶1/2(ERK 1/2),從而促進心肌肥厚和心力衰竭[30]。Zuo等[9]用純化的β1-AAb免疫大鼠,36 周時采集體表心電圖計算QTc間期,分離心室肌細胞后全細胞膜片鉗測定動作電位時程(APD)和離子通道電流,結果顯示免疫組較IgG 陰性組QTc間期[(510±15)ms vs(330±18)ms,P＜0.01]和APD[(51.09±2.66)ms vs(33.26±2.58)ms,P＜0.01]均顯著延長,潛在機制是β1-AAb抑制心肌細胞鉀電流、促進鈣超載[9]。Zhao等[10]通過單克隆源性的β1-AAb灌注豚鼠心臟,0 min和10 min時用定制的電極導管放在左室心外膜上測定單項動作電位持續時間(MAPD)和有效不應期(ERP),并用MAPD 90%復極化率(反映心肌復極總的持續時間)減去30%復極化率(反映心肌復極早期持續時間)計算MAPD90-30以反映心肌復極晚期持續時間,結果證實灌注10 min 時與對照組相比,β1-AAb 可以延長MAPD90-30[(37.0±5.0)ms vs(21.0±3.0)ms,P＜0.05],縮短ERP[(84.0±15.0)ms vs(100.0±7.0)ms,P＜0.05]。

2.2 抗M2-AAb 抗M2-AAb通過靶向M2受體調節多種離子電流[如ICa-L和乙酰膽堿敏感型鉀通道(IKAch)],從而影響心肌細胞跨膜電位,參與心律失常發生。Hong等[31]使用M2毒蕈堿受體胞外第二環肽免疫家兔以研究抗M2-AAb對兔心房電生理特性的影響,結果證實與正常對照組(n＝16)相比,抗M2-AAb 陽性組(n＝16)心房有效不應期(AERP)顯著縮短[(62.1±8.3)ms vs(83.9±7.5)ms,P＜0.01],左房IKAch的兩個組成基因Kir 3.1和Kir 3.4 m RNA 水平升高(1.86±0.19 vs 0.91±0.17;1.52±0.24 vs 0.42±0.13,P均＜0.05),L 型鈣通道α亞基m RNA 水平降低(0.55±0.10 vs 0.91±0.12)。目前研究顯示抗M2-AAb與心房電生理改變關系密切,可能的原因是M2毒蕈堿受體在心房密度是心室的2～5 倍[31],與VAs相關電生理研究局限于Chagas病且缺乏潛在的電生理機制。Medei等[32]在一項隨訪10年的回顧性縱向研究中,連續招募了32例中重度左室功能不全的慢性Chagas患者,對其心電圖進行分析并用患者血清進行離體兔心臟灌流以研究心室復極,研究證實抗M2-AAb陽性的Chagas患者(n＝17)較陰性患者(n＝15)的QT 間期離散度升高[(75.9±5.5)ms vs(51.3±4.0)ms,P＜0.001],其血清可使離體兔心臟QT 間期延長[(255.0±6.1)ms vs(241.3±6.1)ms,P＝0.002],并且離體兔心臟QT 間期差異與血清供體患者QT 間期離散度呈正相關(r＝0.65,P＝0.0003),提示抗M2-AAb自身抗體可以誘導心室復極障礙,直接參與了心室復極異質性和VAs的發生。

2.3 抗Ro/SSA 自身抗體 抗Ro/SSA 自身抗體可抑制多個離子通道(如HERG-K＋通道、Ca2＋通道),而K＋通道、Ca2＋通道對心肌細胞APD 有著相反的影響(平臺期阻滯ICa-L,APD 縮短;復極期阻滯IKr,APD 延長)[33]。因此,抗Ro/SSA 自身抗體對心肌APD 產生相互矛盾的影響,心電圖上表現為QT 間期延長,進而誘導VAs/Tdp的發生[34]。Yue等[35]利用從自身免疫性疾病患者中提純的抗Ro/SSA-52k D自身抗體在表達HERG 通道的HEK293細胞和原代心肌細胞上研究對IKr、APD 和QTc等影響,推測的作用機制是抗Ro/SSA-52k D 自身抗體通過與HERG-K＋通道外環的S5-S6 片段特異性結合,抑制IKr、延長APD,Ro/SSA-52k D 抗原免疫成年豚鼠較免疫前QTc延長[(272.5±23.0)ms vs(248.3±30.0)ms,P＜0.05]。Fabris等[36]研究得出一致的結論,用HERG-K＋外孔區域的對應肽段免疫豚鼠設置免疫組(n＝10),相同免疫方案加干擾肽設置對照組(n＝6),在免疫前和免疫后10、21、32、42、48 和62 天記錄心電圖,膜片鉗記錄豚鼠心室肌細胞的IKr、APD,馬松染色評估免疫組和對照組兩組的心肌纖維化程度,結果表明與免疫前相比,免疫后62天豚鼠的QTc間期延長[(312.0±5.0)ms vs(263.0±4.0)ms,P＝0.0001],免疫組血清顯著抑制了IKr峰值的27.6%和尾部電流的29.0%(P＜0.01),并使APD90延長30%(P＜0.01),免疫組和對照組兩組間纖維化無差異(0.21±0.04 vs 0.18±0.03),計算機建模驗證了抗Ro/SSA-52k D 自身抗體能夠抑制IKr,從而導致APD 和QTc間期延長。

然而,抗Ro/SSA 自身抗體也可與心臟Ca2＋通道發生交叉反應。Xiao等[37]為了研究母體孕期高水平的抗Ro/SSA 自身抗體對新生幼兔ICa-L的影響,利用Ro/SSA-52k D重組蛋白免疫新西蘭成年雌兔,使用全細胞膜片鉗測定其所產幼兔心肌細胞ICa-L密度、ELISA 測定幼兔心肌組織中L型鈣通道蛋白含量,結果表明與正常幼兔對照組相比,免疫組幼兔中ICa-L密度降低了31.0%±3.4%(P＝0.02),L 型鈣通道蛋白減少了30.0%±2.6%(P＝0.02)。因此,抗Ro/SSA 自身抗體可以抑制Ca2＋通道,從而縮短APD,可能的原因是在平臺期抗Ro/SSA 自身抗體相關的ICa-L抑制部分抵消由IKr抑制產生的APD 延長效應[36]?？傊?以上研究表明,抗Ro/SSA 自身抗體與HERG-K＋通道、Ca2＋通道交叉反應參與QTc延長和VAs發生。

2.4 抗Na＋/K＋-ATP酶自身抗體 Na＋/K＋-ATP酶在交感神經系統激活過程中,是腎上腺素能反應的重要參與者,也是一種在心肌細胞動作電位發生中起關鍵作用的肌膜酶。Na＋/K＋-ATP酶是心肌細胞主要的Na＋排出途徑,消耗ATP將3個Na＋泵出以交換2個K＋泵入。Swift等[38]使用低濃度的哇巴因選擇性阻斷小鼠原代心室肌細胞的Na＋/K＋-ATP酶,通過膜片鉗記錄Na＋電流,繪制Na＋電流函數曲線、擬合求得鈉鈣交換體(NCX)活性,結果表明NCX 活性降低25%和44%(哇巴因濃度分別為0.3μmol/L、5μmol/L),由此得出Na＋-Ca2＋交換電流Na＋/K＋-ATP酶在功能上與心肌細胞內NCX 相耦聯,Na＋/K＋-ATP酶對調節心肌細胞Ca2＋穩態至關重要?？筃a＋/K＋-ATP 酶自身抗體能夠靶向抑制Na＋/K＋-ATP 酶活性,增加細胞內Na＋濃度,減少NCX 介導的Ca2＋排出,介導心肌細胞內Ca2＋超載表型,導致心室肌細胞去極化延遲,從而增加VAs的風險[24,39]。

3 小結

隨著對VAs發病機制的深入研究,自身抗體在VAs中的作用日益受到重視。事實上,越來越多的證據表明,特異性自身抗體不僅在全身性自身免疫病過程中可能與VAs的發病相關,而且在特發性VAs中也起著重要作用。然而,不同性質自身抗體誘發VAs的具體機制、靶向干預的研究較少,未來仍需深入研究闡明自身抗體在VAs發生、發展中的作用,以期改善VAs人群的臨床獲益。通過免疫抑制劑或免疫吸附技術去除自身抗體,或許能為普通人群或自身免疫病患者合并VAs的預防和治療開辟新的前景。