文献解读 | 苦参碱通过抑制 Wnt3a/β- Catenin信号通路减轻压力超负荷诱导的心房重构并降低房颤易感性

研究背景

心房颤动（AF）发病率逐年上升，流行病学研究已证实AF与高血压、糖尿病和心力衰竭（HF）等因素密切相关。AF的发生与心房结构和电生理重构存在复杂关联。临床研究显示，持续性房颤患者左房压力升高导致结构重构，增加治疗难度，然而针对压力超负荷相关房颤的治疗方法有限。

Wnt信号通路分为经典途径（依赖β- Catenin）以及非经典途径（包括钙依赖（Wnt/Ca²⁺）和平面细胞极性（Wnt/PCP）通路）。正常心脏中 Wnt信号静止，心脏损伤重构时激活，可促进纤维化、炎症，与TGF-β、NF-κB有协同或串扰作用。Wnt3a蛋白是Wnt家族中典型信号分子，Wnt3a/β- Catenin通路影响心房成纤维细胞转化，但其在压力超负荷相关房颤中的具体作用尚不明确。

苦参碱（MAT，C15H24N2O）是从传统中药苦参根中提取的一种重要喹嗪啶生物碱。研究表明，MAT具有抗炎、抗纤维化和抗氧化特性，可帮助预防和治疗多种心血管疾病。然而，MAT对压力超负荷相关心房重构及房颤进展的影响仍有待阐明。

基于此，北部战区总医院王辉山教授团队在Journal of Cellular and Molecular Medicine杂志上发表文章“Matrine Inhibits the Wnt3a/β-Catenin Signalling to Attenuate Pressure Overload-Induced Atrial Remodelling and Vulnerability to Atrial Fibrillation”相关文献。

研究结果

1. 生物信息学分析与临床证据揭示经典Wnt信号通路可能参与心房颤动的发病机制

研究通过小鼠心房组织RNA测序和GO分析，发现556个差异基因，上调基因富集于细胞外基质组织和经典Wnt信号通路调控等。结合人类右心耳组织验证，发现Wnt3a及下游信号分子表达上调。这提示细胞外基质异常、炎症反应及经典 Wnt通路调控异常可能参与TAC手术相关房颤，Wnt3a介导的经典Wnt通路在TAC诱导的心房损伤中起作用。

图1 在诊断为心房颤动（AF）患者的心房组织中，Wnt3a/β- Catenin信号通路的激活

2. MAT改善了压力超负荷诱导的小鼠心功能不全、心房扩张和心房纤维化

研究通过超声心动图、Masson染色及蛋白表达检测，评估MAT对TAC损伤小鼠的影响。结果显示，MAT可缓解TAC诱导的心脏增大和心功能受损，显著减少心房纤维化且呈剂量依赖性，同时降低COL1A1、COL3A1和α-SMA等纤维化相关蛋白表达。表明MAT对TAC诱导的小鼠心功能不全和心房重构有显著抑制作用。

图2 MAT改善由主动脉弓缩窄模型（TAC）诱导的心房重构及减轻组织纤维化的潜力

3. MAT减轻了压力超负荷诱导的小鼠心房电重构及连接蛋白重构

随后，应用多通道电生理标测技术研究了MAT对TAC诱导的小鼠模型中心房电重构的影响。结果表明，在TAC组中，心房颤动（AF）易感性显著增强，且AF发作持续时间明显延长。然而，MAT干预后，AF的发生率和持续时间均显著降低。此外，与假手术组相比，TAC组的心房电传导速度降低、传导异质性增强且异质性指数升高。值得注意的是，MAT给药改善了心房电传导速度和均匀性指数。连接蛋白是维持心肌细胞电生理功能的关键缝隙连接通道，通过Western blot分析和免疫荧光染色检测心房组织中Cx40和Cx43水平，发现MAT干预后连接蛋白表达增加，尤其是高浓度组。这些发现表明，TAC诱导的心房电重构会增加AF易感性，而MAT可减轻这种重构并降低AF易感性。

图3 MAT改善主动脉弓缩窄模型（TAC）诱导的心房重构的潜力

4. MAT有效抑制Wnt3a/β- Catenin信号通路，减轻心房炎症并缓解心房纤维化

研究通过筛选PPI网络确定MAT治疗房颤的8个核心靶点，其中GSK3β是Wnt3a/β- Catenin通路关键负调控因子。RNA测序和GO分析显示MAT富集于Wnt通路负调控等过程。Western blot和免疫荧光证实TAC组Wnt3a/β- Catenin通路激活，而MAT呈剂量依赖性抑制该通路，并逆转TAC诱导的TGF-β、炎症因子等表达升高。表明MAT可能通过抑制Wnt3a/β- Catenin通路调节心房纤维化和炎症。

图4 MAT给药对主动脉弓缩窄模型（TAC）小鼠Wnt3a/β- Catenin信号通路及心房炎症和纤维化的影响

5. β- Catenin信号通路的激活可削弱MAT对心房结构的保护作用

为探究MAT保护机制，用SKL2001激活β- Catenin。结果显示，与TAC+MAT组相比，TAC+MAT+SKL2001组小鼠心功能受损、心房扩大，心房纤维化水平及COL1A1、COL3A1和α-SMA等纤维化标志物表达升高。表明SKL2001逆转了MAT的保护作用，证实MAT对TAC小鼠心房重构和心功能的保护与抑制Wnt3a/β- Catenin信号通路相关。

图5 β- Catenin的激活可逆转MAT对TAC小鼠心房重构的有益作用

6. β- Catenin信号通路的激活削弱了MAT对心房电信号传导的保护作用

接下来，研究了五组小鼠对心房颤动（AF）的易感性。结果显示，SKL2001干预消除了MAT对AF易感性的抑制作用，与TAC+MAT组相比，TAC+MAT+SKL2001组的AF易感性显著增加且AF持续时间延长。同时，利用多通道电生理标测技术检测心房电信号传导，发现MAT可抑制TAC诱导的心房电重构，而SKL2001给药后，抵消MAT的改善效果。此外，Western blot分析显示，SKL2001消除了MAT对缝隙连接通道的保护作用。这些发现表明，Wnt3a/β- Catenin信号传导与MAT对心房重构的抑制作用相关。

图6 β- Catenin的激活可逆转MAT对TAC小鼠心房电重构的有益影响

7. β- Catenin信号通路的激活削弱了MAT对心房炎症和纤维化的改善作用

研究观察SKL2001处理后Wnt3a/β- Catenin通路分子表达，发现TAC+SKL2001+MAT组活性及总β- Catenin表达增加，活性β- Catenin核内和胞质表达水平升高，TGF-β、炎症因子等表达也升高，而Wnt3a、p-GSK3β和GSK3β表达无差异。实验表明，MAT与SKL2001联用抵消了MAT对该通路的抑制，导致心房纤维化和炎症，阐明了 MAT通过该通路防治房颤的机制。

图7 SKL2001对Wnt3a/β- Catenin信号通路、心房纤维化和炎症的影响及MAT防治心房颤动的机制

结论

本研究表明压力超负荷触发心房Wnt3a/β- Catenin信号通路激活，通过促进心房纤维化和炎症反应、加剧心房结构重构和电重构，增加房颤易感性。MAT治疗可通过抑制Wnt3a/β- Catenin信号通路，减轻心房结构重构和电重构，从而降低房颤发生风险。综上，研究强调MAT疗法作为预防心力衰竭所致心律失常干预措施的潜力，为心脏疾病管理提供新途径。

本研究应用多通道电生理标测技术（Electrical Mapping）检测不同组小鼠心房传导速度、传导异质性等电生理指标的变化。结果表明，苦参碱在减轻压力超负荷诱导的小鼠心房电重构中具有重要作用。

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