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目的:阐明尼古丁促心房重构诱发心房颤动的分子机制。
方法:实验成年杂种犬称重后随机分为2组:尼古丁给药处理组每天腹腔注射给予16μg/kg尼古丁,正常对照组每天注射等量生理盐水。30天后,进一步通过快速起搏法建立犬房颤模型,记录实验犬心电图,分析房颤易感性和房颤持续时间。用Masson-trichrome染色法,观测心房纤维化程度。取犬心房组织,提取RNA、蛋白质等。应用实时定量PCR技术,检测Ⅰ型胶原和Ⅲ型胶原及转化生长因子TGF-β相关mRNA表达水平。并用免疫印迹(Western Blot)技术检测TGF-β1和TGF-βRⅡ及结缔组织生长因子(CTGF)蛋白表达水平。应用TargetScan筛选出靶向TGF-β1和TGF-βRⅡ的miRNA,进一步采用实时定量PCR技术确定差异的靶基因miR-133和miR-590表达变化。
结果:犬经实验处理建立模型后,发现尼古丁处理组较对照组更易诱发房颤,其房颤易感性增加约33.7％(36.9±6.2％vs.3.2±0.4％,n=5,P＜0.05),房颤持续时间延长到604.8±75.4s(n=5,P＜0.05)。组织病理学结果显示,对照组心肌细胞排列整齐致密,周边有少量间质组织;而尼古丁处理后的心肌组织有大量结缔组织蓄积在纤维束之间。实时定量RT-PCR技术检测表明尼古丁可促进犬心房组织胶原mRNA的表达。其中Ⅰ型胶原mRNA表达量较对照组升高5.78倍(P＜0.05),Ⅲ型胶原mRNA表达量升高5.63倍(P＜0.05)。尼古丁可增加成纤维细胞胶原分泌量。TGF-β1蛋白表达量较对照组升高2.9倍(P＜0.05),TGF-βRⅡ蛋白表达量升高3.9倍(P＜0.05),以及其下游系列蛋白CTGF表达量也明显增加,可升高至对照组的5.2倍(P＜0.05)。而TGF-β1和TGF-βRⅡ的mRNA较对照组分别升高2.0倍、1.6倍,尼古丁对mRNA的影响明显弱于其对蛋白质的影响,说明可能有miRNA的转录后调控作用参与其中。本实验经Targetscan筛选出10种可能靶向调控TGF-β1和TGF-βRⅡ的miRNA,进一步用实时定量RT-PCR技术检测,发现其中miR-133和miR-590明显下调。在实验犬中miR-133表达量下降至对照组的41％(P＜0.05),miR-590表达量下降至对照组的58％(P＜0.05);同样miR-133和miR-590在临床房颤患者中,有吸烟史的较无吸烟史的也明显下调,分别降低至对照组的68％(P＜0.05)和79％(P＜0.05)。
结论:尼古丁可促进心房纤维化和房颤发生,其机制可能是通过下调miR-133和miR-590,使纤维化相关靶蛋白TGF-β1和TGF-βRⅡ表达升高,导致胶原的分泌增加,从而促心肌纤维化诱发房颤。