心脏局部IL-6对心脏手术后房颤发生的分子机制、基因基础及预测价值：动物及临床研究

心脏手术后房颤（POAF）由于其发生和维持机制尚不清楚，发生率一直保持30%～60%，并可导致卒中发生率和死亡率增加等不良后果。炎症被认为是POAF发生的重要因素，但机制并不清楚。本研究假设心脏手术可刺激局部组织产生白细胞介素-6（IL-6），从而加重局部炎性损伤，并受IL-6基因单核苷酸多态性（SNP）的影响。本项目采用转基因动物模型，通过离体实验，验证心房组织分泌和产生IL-6的能力及具体组织；探讨局部产生的IL-6对心房组织的生物学功能及作用途径。通过活体实验，探讨局部产生的IL-6对心房电生理学特性、心房缝隙连接蛋白和自发性房颤及房性心律失常的影响，确定局部产生的IL-6在POAF发生和维持中的作用及可能的机制。通过临床前瞻性队列研究和遗传相关性分析，探讨与心脏局部IL-6分泌增多、POAF发生及远期再发房颤的IL-6基因型，为临床有效预测和预防POAF提供科学依据。

目的：心脏手术后房颤（POAF）的发生率在过去几十年中一直维持在30%-60%，且可增加脑卒中的发生率和死亡率。由于其发生和维持机制尚不清楚，临床尚无有效预防措施。本课题组前期研究发现，心脏手术后心包引流液中白介素-6（IL-6）水平与POAF的发生有关，因此，本项目采用动物和临床研究探讨心脏局部IL-6在POAF发生和维持中的作用及可能机制。方法：动物实验以IL-6基因敲除、Gp130基因敲除及同品系野生型小鼠为研究对象，分别随机分为心脏手术非抗炎组、心脏手术抗炎组和假手术组。心脏手术采用模拟心脏搭桥手术步骤建立小鼠心脏手术模型。抗炎组在建模成功后，在关胸前及术后第1、2天在心脏表面给予甲基强的松龙；非抗炎组在建模成功后除常规处理外不做任何其他处理；假手术组不行开胸手术。所有小鼠采用美国DSI植入式生理信号遥测系统进行为时一周的活体心电监测。采用Elisa检测术前和术后不同时间血液及术后第二天小鼠心房组织培养液中的IL-6水平。采用实时PCR及western blot测定小鼠经心脏手术刺激后各部位组织中IL-6、p-STAT3、STAT3、Cx40和Cx43的mRNA表达和蛋白含量。采用免疫组化法或免疫荧光激光共聚焦分析IL-6、成纤维细胞、巨噬细胞、p-STAT3、IL-6、Cx40和Cx43在各个部位的分布。临床研究通过前瞻性队列研究和遗传相关性分析，连续纳入首次行择期冠状动脉旁路移植术（CABG）的汉族患者，所有纳入患者在CABG术后7天内进行持续心电监测，观察POAF的发生率。采集血液标本进行DNA测序和IL-6 基因多态性分析。采用Elisa检测CABG术前及术后不同时间外周血和心包引流液中的IL-6水平，同时收集病人院内并发症及死亡率资料。结果：动物研究发现，心脏手术后抗炎处理后以及IL-6敲除小鼠心脏手术后自发性房颤的发生率明显降低，其自发性AF的发生率与心房组织中IL-6含量及mRNA表达水平相一致。心房组织可以在离体情况下产生和分泌IL-6，且不同心房组织产生和分泌IL-6的能力不同。临床研究发现，我国汉族CABG患者IL-6受体基因Asp358 A/C的CC基因型分布和C等位基因在POAF组的频率显著高于非AF组，带有上述基因的患者发生POAF的风险增加2.06倍。同时，POAF可增加术后谵妄的风险并且是术后谵妄的独立预测因子。