自身抗体与室性心律失常∗

宋洁 汤宝鹏 周贤惠

自身抗体是由致病的B 淋巴细胞靶向作用于自身组织时产生的异常抗体,最常见的自身抗体诱导现象发生在自身免疫性疾病中,如系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎和多发性硬化症等[1]。自身免疫性疾病在一般人群中的发病率为7.6%～9.4%[2],其具有慢性、全身性的疾病特征,心脏器官经常受累。自身抗体介导的心脏组织结构异常可导致不同的临床表现,如心力衰竭、心律失常,甚至心源性猝死[1]。近年来,越来越多的证据表明,自身抗体在室性心律失常(ventricular arrhythmias,VAs)的发生、发展中起重要作用[3]。与VAs相关的自身抗体主要有:抗β1肾上腺素能受体自身抗体(β1-adrenergic receptor autoantibody,β1-AAb)、抗M2毒蕈碱乙酰胆碱受体自身抗体(M2-muscarinic receptor autoantibody,M2-AAb)、抗Ro/SSA 自身抗体和抗Na＋/K＋-ATP酶自身抗体等。笔者拟对自身抗体与VAs的相关研究及进展进行系统综述,旨在为VAs的临床诊断、治疗带来一定帮助和启发。

1 自身抗体与VAs

1.1 抗β1-AAb β肾上腺素能受体(βadrenergic receptor,β-AR)是一种七次跨膜受体,属于G 蛋白偶联受体家族,β1-AR是人体心脏中主要的β-AR,占心室中β-AR 的70%～80%[4]。β1-AAb是特异性识别β1-AR 的自身抗体。研究表明,心肌病、Chagas病和特发性VAs等患者血清中β1-AAb与VAs的发生、发展相关[5]。

研究证实,与健康受试者(n＝40)相比,肥厚型心肌病患者(n＝134)血清β1-AAb 浓度明显升高[48.23(38.49,55.98)ng/ml vs(24.51±6.89)ng/ml,P＜0.001][6]。Iwata等[7]纳入104 例扩张型心肌病(DCM)患者的研究显示,38%患者可检测出β1-AAb,抗体阳性患者室性心动过速(简称室速)比率高于阴性患者(65%vs 34%),提示β1-AAb可能是室速的独立预测因素。Maciel等[8]研究显示,40 例左室功能保留的Chagas病人中,β-AAb阳性较阴性病人有更高的VAs发生率(47%vs 22%)。Zuo等[9]基于入院心电图研究纳入了41例VAs和100例正常人群,酶联免疫吸附试验(ELISA)检测血清β1-AAb水平,结果表明VAs患者β1-AAb阳性率[53.7%(22/41)]远高于健康对照人群[5.0%(5/100)];后续研究分为免疫组(n＝9)、IgG 阴性组(n＝8)和生理盐水组(n＝9),免疫组用阳性患者血清中提纯的β1-AAb通过尾静脉注射方式免疫大鼠,IgG 阴性组用β1-AAb阴性患者血清中提纯的IgG 以相同方式免疫大鼠,生理盐水组只注射同等剂量生理盐水作空白对照,结果证实β1-AAb免疫组心律失常发生率[66.7%(6/9)]明显高于IgG 阴性组[12.5%(1/8)]和生理盐水组[11.1%(1/9)],且β1-AAb免疫组心律失常类型以VAs为主。Zhao等[10]用单克隆β1-AAb通过尾静脉注射方式免疫豚鼠和灌流离体心脏后记录10 min心电图,结果表明β1-AAb免疫组较对照组室性早搏诱发率升高(4/5 vs 1/5,P＜0.05),且灌流的β1-AAb增加了离体豚鼠心脏的室速/心室颤动的易感性[室速/心室颤动阈值降低:(8.8±1.5)V vs(11.0±2.1)V;持续时间延长:(1 608.0±135.0)ms vs(833.0±125.0)ms,P均＜0.05]。

1.2 抗M2-AAb M2毒蕈碱乙酰胆碱受体与β-AR 同属G蛋白耦联受体家族,抗M2-AAb是针对M2受体所产生的特异性自身抗体。与抗β1-AAb 类似,多种疾病中可检出抗M2-AAb,如围产期心肌病(peripartum cardiomyopathy,PPCM)和特发性VAs。

Liu等[11]为评估PPCM 与心血管自身抗体的相关性,纳入了37例PPCM 患者和36例正常孕妇,ELISA 测定血清β1-AAb和M2-AAb水平,研究发现的PPCM 患者血清β1-AAb、M2-AAb阳性率高于正常孕妇[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]使用全国住院样本数据库(2007～2012年),对纳入的9841例PPCM 住院患者进行数据分析,18.7%的住院PPCM 患者合并有心律失常,其中室速(4.2%)是最常见的心律失常类型。近期,一项个案报道证实[13],PPCM 患者可表现为持续性VAs。此外,有研究报道,约40%的特发性室速患者中抗M2-AAb 阳性[14]。然而,一项纳入79例无心脏结构变化的慢性Chagas病人群的横断面研究表明,抗M2-AAb滴度OD 值＞9较＜9患者传导阻滞患病率高,但两组间心律失常的发生率无显著差异(31.6%vs 25.0%,P＝0.584)[15]。

1.3 抗Ro/SSA 自身抗体 抗Ro/SSA 自身抗体包括抗Ro/SSA-52k D 和-60kD 两种亚型,属于IgG 类多克隆抗体[16]。抗Ro/SSA 阳性在结缔组织病(connective tissue disease,CTD)中很常见,尤其是干燥综合征和系统性红斑狼疮。既往研究证实,抗Ro/SSA 与先天性房室传导阻滞密切相关[17]。然而,越来越多的证据[18]表明,抗Ro/SSA 与长QT 综合征(long-QT syndrome,LQTS)有关,尤其是抗Ro/SSA-52k D 可能导致成人VAs,且矫正的QT 间期(QTc)延长是最常见的心电图异常。LQTS患者容易发生尖端扭转型室速(torsades de pointes,TdP),且QT 间期延长越多,罹患TdP风险越高。

多项研究表明,抗Ro/SSA 自身抗体与CTD 患者的QTc间期延长、VAs发生相关。Lazzerini等[19]纳入了49例成人CTD 患者,记录静息心电图以计算QTc间期,ELISA和蛋白免疫印迹试验测定抗Ro/SSA 自身抗体水平和特异性(抗Ro/SSA-52k D 和-60k D),研究证实QTc间期延长时间与血清中抗Ro/SSA-52k D 水平呈正相关(r＝0.38,P＝0.007)。Tufan等[18]开展了一项纳入15 例抗核抗体和抗Ro/SSA-52k D 均阳性的CTD 患者、39例抗核抗体阳性而抗Ro/SSA-52k D 阴性的CTD 患者以及22例健康受试者的横断面研究,比较各组心电图以确定与心室复极相关的因素,研究表明与抗核抗体单纯阳性和健康对照组相比,抗Ro/SSA-52k D 阳性T 波峰末间期和QT 离散度[(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,提示抗核抗体阳性尤其是合并抗Ro/SSA-52kD 阳性的CTD 患者,在易感条件下更容易发生心律失常。一例个案报道[20]和一项小样本临床研究[21]均表明,抗Ro/SSA 阳性母亲的婴儿存在明显的QTc间期延长合并室速和/或TdP。

进一步研究证实,无论是否存在CTD 或其他自身免疫性疾病,抗Ro/SSA 都与LQTS/TdP 密切相关。Lazzerini等[22]在普通人群中连续纳入了25例TdP受试者,发现超过50%的受试者存在抗Ro/SSA-52k D 自身抗体。一项纳入7 339名美国退伍军人的观察性队列研究显示,Ro/SSA 阳性受试者(612/7 339)QTc间期延长的患病率增加[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)],且无论是否存在CTD,抗Ro/SSA 自身抗体都是该人群QTc间期延长的危险因素(QTc＞500 ms:OR:2.27,95%CI:1.34～3.87),推测Ro/SSA 阳性个体可能是易患VAs或心源性猝死的亚群[23]。

1.4 抗Na＋/K＋-ATP酶自身抗体 Na＋/K＋-ATP酶是一种整合到细胞膜上的蛋白复合物,由α、β和γ三种亚基构成,参与直接调控细胞内外Na＋、K＋浓度和间接调控细胞内Ca2＋浓度。现有研究表明,抗Na＋/K＋-ATP酶自身抗体主要与DCM 中VAs发生相关。

Baba等[24]对100例DCM 患者和100例年龄和性别相匹配的健康受试者进行抗Na＋/K＋-ATP酶自身抗体筛查,结果发现DCM 患者抗Na＋/K＋-ATP酶自身抗体阳性率明显高于健康受试者[26%(26/100)vs 2%(2/100),P＜0.05],多灶性室性早搏、非持续性室速在阳性患者中更常见,多因素Logistic回归分析显示抗Na＋/K＋-ATP酶自身抗体水平是VAs发生的独立预测因子。

1.5 其他自身抗体 其他自身抗体在VAs中也有致病作用,由于多来自单中心或小样本研究,证据力度有限。一项纳入80例DCM 患者的队列研究显示,I型钙通道的自身抗体阳性患者室速(59%)和猝死(21%)的发生率很高[25]。Nakamura等[26]首次报道,在一例不明原因的获得性LQTS女性患者中,心电图显示明显的QT 间期延长和TdP发作,膜片钳检查提示患者血清可使HEK2细胞KCNH2电流显著降低,蛋白免疫印迹证实其血清中含抗KCNH2 自身抗体。Peretto等[27]纳入了116 例病毒阴性心肌炎合并VAs患者的队列研究显示,抗闰盘自身抗体阳性状态(15/116)与VAs事件(持续性室速和心室颤动)独立相关(HR:8.0,95%CI:2.6～25.2)。一项招募了75 名多发性肌炎或皮肌炎心脏受累患者的回顾性队列研究证实,抗线粒体自身阳性是该人群发生VAs的独立预测因子(OR:3.484,95%CI:1.192～10.183)[28]。

2 自身抗体致VAs的电生理机制

与VAs相关的自身抗体根据其靶点和作用分为以下几类:①神经激素调节蛋白:抗β1-AAb、抗M2-AAb;②酶:质膜(抗Na＋/K＋-ATP酶自身抗体)和线粒体膜(抗线粒体自身抗体);③膜通道:抗Ro/SSA 自身抗体(与L 型Ca2＋通道、T 型Ca2＋通道、人类果蝇相关基因HERG-K＋通道交叉反应)、I型钙通道自身抗体和抗KCNH2自身抗体(电压门控K＋通道)。

然而,此分类方法并不是绝对的,随着自身抗体相关机制的深入研究,未来可能有更多的分类方式。笔者拟概述主要自身抗体(抗β1-AAb、抗M2-AAb、抗Ro/SSA 和抗Na＋/K＋-ATP)的致VAs电生理机制(图1)。

2.1 抗β1-AAb 抗β1-AAb与β1-AR 特异性结合发挥下游生物学效应,但只有受体的细胞外第二肽段具有拟交感神经作用[4]。抗β1-AAb可以激活腺苷酸环化酶(AC)-c AMP-蛋白激酶A(PKA)级联反应,延迟快速激活钾电流(IKr)和L型钙电流(ICa-L),致心肌细胞电不稳定,促进VAs 的发生[29]。除此之外,在心肌细胞中,抗β1-AAb还能激活细胞外信号调节激酶1/2(ERK 1/2),从而促进心肌肥厚和心力衰竭[30]。Zuo等[9]用纯化的β1-AAb免疫大鼠,36 周时采集体表心电图计算QTc间期,分离心室肌细胞后全细胞膜片钳测定动作电位时程(APD)和离子通道电流,结果显示免疫组较IgG 阴性组QTc间期[(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]均显著延长,潜在机制是β1-AAb抑制心肌细胞钾电流、促进钙超载[9]。Zhao等[10]通过单克隆源性的β1-AAb灌注豚鼠心脏,0 min和10 min时用定制的电极导管放在左室心外膜上测定单项动作电位持续时间(MAPD)和有效不应期(ERP),并用MAPD 90%复极化率(反映心肌复极总的持续时间)减去30%复极化率(反映心肌复极早期持续时间)计算MAPD90-30以反映心肌复极晚期持续时间,结果证实灌注10 min 时与对照组相比,β1-AAb 可以延长MAPD90-30[(37.0±5.0)ms vs(21.0±3.0)ms,P＜0.05],缩短ERP[(84.0±15.0)ms vs(100.0±7.0)ms,P＜0.05]。

2.2 抗M2-AAb 抗M2-AAb通过靶向M2受体调节多种离子电流[如ICa-L和乙酰胆碱敏感型钾通道(IKAch)],从而影响心肌细胞跨膜电位,参与心律失常发生。Hong等[31]使用M2毒蕈碱受体胞外第二环肽免疫家兔以研究抗M2-AAb对兔心房电生理特性的影响,结果证实与正常对照组(n＝16)相比,抗M2-AAb 阳性组(n＝16)心房有效不应期(AERP)显著缩短[(62.1±8.3)ms vs(83.9±7.5)ms,P＜0.01],左房IKAch的两个组成基因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 型钙通道α亚基m RNA 水平降低(0.55±0.10 vs 0.91±0.12)。目前研究显示抗M2-AAb与心房电生理改变关系密切,可能的原因是M2毒蕈碱受体在心房密度是心室的2～5 倍[31],与VAs相关电生理研究局限于Chagas病且缺乏潜在的电生理机制。Medei等[32]在一项随访10年的回顾性纵向研究中,连续招募了32例中重度左室功能不全的慢性Chagas患者,对其心电图进行分析并用患者血清进行离体兔心脏灌流以研究心室复极,研究证实抗M2-AAb阳性的Chagas患者(n＝17)较阴性患者(n＝15)的QT 间期离散度升高[(75.9±5.5)ms vs(51.3±4.0)ms,P＜0.001],其血清可使离体兔心脏QT 间期延长[(255.0±6.1)ms vs(241.3±6.1)ms,P＝0.002],并且离体兔心脏QT 间期差异与血清供体患者QT 间期离散度呈正相关(r＝0.65,P＝0.0003),提示抗M2-AAb自身抗体可以诱导心室复极障碍,直接参与了心室复极异质性和VAs的发生。

2.3 抗Ro/SSA 自身抗体 抗Ro/SSA 自身抗体可抑制多个离子通道(如HERG-K＋通道、Ca2＋通道),而K＋通道、Ca2＋通道对心肌细胞APD 有着相反的影响(平台期阻滞ICa-L,APD 缩短;复极期阻滞IKr,APD 延长)[33]。因此,抗Ro/SSA 自身抗体对心肌APD 产生相互矛盾的影响,心电图上表现为QT 间期延长,进而诱导VAs/Tdp的发生[34]。Yue等[35]利用从自身免疫性疾病患者中提纯的抗Ro/SSA-52k D自身抗体在表达HERG 通道的HEK293细胞和原代心肌细胞上研究对IKr、APD 和QTc等影响,推测的作用机制是抗Ro/SSA-52k D 自身抗体通过与HERG-K＋通道外环的S5-S6 片段特异性结合,抑制IKr、延长APD,Ro/SSA-52k D 抗原免疫成年豚鼠较免疫前QTc延长[(272.5±23.0)ms vs(248.3±30.0)ms,P＜0.05]。Fabris等[36]研究得出一致的结论,用HERG-K＋外孔区域的对应肽段免疫豚鼠设置免疫组(n＝10),相同免疫方案加干扰肽设置对照组(n＝6),在免疫前和免疫后10、21、32、42、48 和62 天记录心电图,膜片钳记录豚鼠心室肌细胞的IKr、APD,马松染色评估免疫组和对照组两组的心肌纤维化程度,结果表明与免疫前相比,免疫后62天豚鼠的QTc间期延长[(312.0±5.0)ms vs(263.0±4.0)ms,P＝0.0001],免疫组血清显著抑制了IKr峰值的27.6%和尾部电流的29.0%(P＜0.01),并使APD90延长30%(P＜0.01),免疫组和对照组两组间纤维化无差异(0.21±0.04 vs 0.18±0.03),计算机建模验证了抗Ro/SSA-52k D 自身抗体能够抑制IKr,从而导致APD 和QTc间期延长。

然而,抗Ro/SSA 自身抗体也可与心脏Ca2＋通道发生交叉反应。Xiao等[37]为了研究母体孕期高水平的抗Ro/SSA 自身抗体对新生幼兔ICa-L的影响,利用Ro/SSA-52k D重组蛋白免疫新西兰成年雌兔,使用全细胞膜片钳测定其所产幼兔心肌细胞ICa-L密度、ELISA 测定幼兔心肌组织中L型钙通道蛋白含量,结果表明与正常幼兔对照组相比,免疫组幼兔中ICa-L密度降低了31.0%±3.4%(P＝0.02),L 型钙通道蛋白减少了30.0%±2.6%(P＝0.02)。因此,抗Ro/SSA 自身抗体可以抑制Ca2＋通道,从而缩短APD,可能的原因是在平台期抗Ro/SSA 自身抗体相关的ICa-L抑制部分抵消由IKr抑制产生的APD 延长效应[36]。总之,以上研究表明,抗Ro/SSA 自身抗体与HERG-K＋通道、Ca2＋通道交叉反应参与QTc延长和VAs发生。

2.4 抗Na＋/K＋-ATP酶自身抗体 Na＋/K＋-ATP酶在交感神经系统激活过程中,是肾上腺素能反应的重要参与者,也是一种在心肌细胞动作电位发生中起关键作用的肌膜酶。Na＋/K＋-ATP酶是心肌细胞主要的Na＋排出途径,消耗ATP将3个Na＋泵出以交换2个K＋泵入。Swift等[38]使用低浓度的哇巴因选择性阻断小鼠原代心室肌细胞的Na＋/K＋-ATP酶,通过膜片钳记录Na＋电流,绘制Na＋电流函数曲线、拟合求得钠钙交换体(NCX)活性,结果表明NCX 活性降低25%和44%(哇巴因浓度分别为0.3μmol/L、5μmol/L),由此得出Na＋-Ca2＋交换电流Na＋/K＋-ATP酶在功能上与心肌细胞内NCX 相耦联,Na＋/K＋-ATP酶对调节心肌细胞Ca2＋稳态至关重要。抗Na＋/K＋-ATP 酶自身抗体能够靶向抑制Na＋/K＋-ATP 酶活性,增加细胞内Na＋浓度,减少NCX 介导的Ca2＋排出,介导心肌细胞内Ca2＋超载表型,导致心室肌细胞去极化延迟,从而增加VAs的风险[24,39]。

3 小结

随着对VAs发病机制的深入研究,自身抗体在VAs中的作用日益受到重视。事实上,越来越多的证据表明,特异性自身抗体不仅在全身性自身免疫病过程中可能与VAs的发病相关,而且在特发性VAs中也起着重要作用。然而,不同性质自身抗体诱发VAs的具体机制、靶向干预的研究较少,未来仍需深入研究阐明自身抗体在VAs发生、发展中的作用,以期改善VAs人群的临床获益。通过免疫抑制剂或免疫吸附技术去除自身抗体,或许能为普通人群或自身免疫病患者合并VAs的预防和治疗开辟新的前景。