高血壓心肌纖維化機(jī)制的研究進(jìn)展

董 菲，高 群，周 鹍，李 星，靳嘉麟，蔡 蕓，曲信彥，董巧稚，林 謙

目前，我國的高血壓患病率較高[1]，但高血壓并沒有得到有效的治療和控制。而高血壓相伴的心血管并發(fā)癥心肌纖維化(myocardial fibrosis，MF)是高血壓病程中常見的病理過程，長期血壓增高易導(dǎo)致左心室器質(zhì)性病變、心肌電-機(jī)械傳動(dòng)障礙，主要體現(xiàn)為心臟的收縮和舒張功能障礙，與膠原的代謝密切相關(guān)[2-3]。心肌纖維化是指以膠原比例失調(diào)且排列紊亂為主要特征的疾病，其原因?yàn)楦鞣N原因?qū)е碌男募〖?xì)胞外基質(zhì)過度沉積以及心臟間質(zhì)成纖維細(xì)胞過度增殖。因此，研究高血壓心肌纖維化的機(jī)制對(duì)于改善高血壓的預(yù)后是十分有必要的。本研究綜述高血壓心肌纖維化發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展，為高血壓心肌纖維化的治療提供依據(jù)。

1 轉(zhuǎn)錄因子NF-E2相關(guān)因子2(Nrf2)抗氧化通路與心肌纖維化

Nrf2是一種廣泛分布于心臟和血管組織內(nèi)的機(jī)體內(nèi)源性抗氧化信號(hào)通路[4]，與心肌抗氧化應(yīng)激能力密切相關(guān)。由于高血壓導(dǎo)致的壓力負(fù)荷過重而誘導(dǎo)的心肌纖維化病理過程中，心肌組織耗氧量增加，處于相對(duì)缺氧狀態(tài)，氧化和抗氧化系統(tǒng)平衡遭到破壞，抗氧化能力明顯降低，進(jìn)而導(dǎo)致心肌細(xì)胞內(nèi)核酸、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等異常氧化，引起心肌細(xì)胞功能異常、壞死和凋亡，導(dǎo)致心肌纖維化[5]。而Nrf2是重要的抗氧化通路，上調(diào)下游多個(gè)抗氧化靶基因的表達(dá)，減少氧化應(yīng)激物形成，抑制心肌纖維化。孟哲等[6]通過使用積雪草酸提高Nrf2活性，并增加通路相關(guān)蛋白表達(dá)，抑制了心肌纖維化過程。

2 基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑(TTMPs)/基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)靶點(diǎn)與心肌纖維化

心肌成纖維細(xì)胞合成的細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)是導(dǎo)致高血壓心肌纖維化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以Ⅰ型膠原和Ⅲ型膠原為主，其含量可用來評(píng)估心肌纖維化的程度。心肌纖維化時(shí)，心肌纖維細(xì)胞增生，膠原沉積增加，排列紊亂。MMPs是存在于心肌組織中的能啟動(dòng)降解所有心臟基質(zhì)成分的蛋白酶[7]，而TIMPs是MMPs的特異性阻斷因子，二者都由纖維細(xì)胞合成分泌，TTMPs/MMPs是保持ECM動(dòng)態(tài)平衡的主要靶點(diǎn)。MMPs/TIMPs比值降低或MMPs低表達(dá)會(huì)導(dǎo)致膠原合成大于降解，膠原過度沉積，心室壁增厚，出現(xiàn)心肌纖維化。反之，則心室壁變薄、心腔擴(kuò)大。MMPs中與心肌組織中變性的纖維組織具有底物親和力的明膠酶基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP-2)和基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP-9)與心血管疾病關(guān)系最為密切[8-9]。研究表明，通過使用環(huán)孢霉素A誘導(dǎo)TIMPs表達(dá)，心肌纖維化加重[10]；而改善MMPs與TIMPs的比值，促進(jìn)MMP-2、MMP-9的表達(dá)，抑制基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑-1(TIMP-1)，可以延緩心肌纖維化[11]。袁曉晨等[12]通過吡格列酮調(diào)節(jié)自發(fā)性高血壓大鼠(SHR)心肌中MMPs/TIMPs平衡，促進(jìn)膠原降解，抑制心臟膠原沉積，從而抑制高血壓心肌纖維化。

3 細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2(Erk1/2)和p38信號(hào)通路與心肌纖維化

絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)通路是真核細(xì)胞中參與調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化、凋亡及氧化應(yīng)激各個(gè)過程的一個(gè)重要細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，是參與心肌纖維化調(diào)控的重要環(huán)節(jié)。其主要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑Erk1/2和p38蛋白激酶可被多種氧化應(yīng)激物激活，促使心肌纖維化相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄及表達(dá)，主要表現(xiàn)為膠原合成和分泌增加，心肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化、增生，最終導(dǎo)致心肌纖維化[13-14]。有研究表明，長期給予心肌梗死大鼠RWJ-67657(一種p38抑制劑)，可以有效抑制心肌間質(zhì)纖維化并延緩心肌纖維化的進(jìn)程[15]；上調(diào)miR-21可以引起Erk1/2活性增強(qiáng)，導(dǎo)致心肌纖維化的進(jìn)程加重及心臟損害[16]。

4 TET-主動(dòng)去甲基化-內(nèi)皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EndMT)軸與心肌纖維化

表觀遺傳學(xué)是在研究基因的核苷酸序列不發(fā)生改變的情況下，基因表達(dá)的遺傳和變化的一門遺傳學(xué)分支學(xué)科，其機(jī)制具有遺傳性及可塑性。而DNA甲基化是目前研究最為深入的表觀修飾形式。DNA甲基化常發(fā)生在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中易于表觀修飾的一個(gè)特定的二核苷酸位點(diǎn)CpG島。CpG島位于啟動(dòng)子區(qū)域，在健康人體細(xì)胞內(nèi)，高達(dá)90%的CpG島被甲基化，在此過程中，S-腺苷甲硫氨酸(S-aedeosyl methionine，SAM)被甲基轉(zhuǎn)移酶(DNA methyhransferase，DNMT)催化并主要轉(zhuǎn)移到CpG雙核苷酸序列的胞嘧啶第5號(hào)碳原子上。甲基轉(zhuǎn)移酶-1(DNMT1)負(fù)責(zé)維持在甲基化DNA復(fù)制過程中半甲基化狀態(tài)的DNA。DNA甲基化與蛋白質(zhì)編碼基因的轉(zhuǎn)錄沉默密切相關(guān)，并調(diào)控蛋白質(zhì)的功能。

EndMT是上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化的一種形式，其特征是內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)志的丟失和間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志的上調(diào)[17]，具體表現(xiàn)為內(nèi)皮細(xì)胞在某些環(huán)境下如缺氧、高血壓、轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)等刺激下，開始分解，改變表型并遷移到周圍組織中轉(zhuǎn)變?yōu)殚g充質(zhì)細(xì)胞。Zeisberg等[18]通過結(jié)扎轉(zhuǎn)基因大鼠動(dòng)脈，構(gòu)建高血壓模型，發(fā)現(xiàn)高血壓心肌纖維化大鼠的心臟成纖維細(xì)胞大約有三分之一來源于內(nèi)皮細(xì)胞，而且轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1)依賴Smad介導(dǎo)的EndMT可以通過具有內(nèi)皮保護(hù)作用的重組骨形態(tài)蛋白-7(BMP7)抑制，表明過度的EndMT是心肌纖維化的重要機(jī)制。

5 瞬時(shí)受體電位C亞族通道(TRPC)與心肌纖維化

瞬時(shí)受體電位通道(TRP)超家族是具有收縮、增殖、細(xì)胞死亡等基本功能的多功能細(xì)胞傳感器，并由28個(gè)哺乳動(dòng)物陽離子通道組成，其中TRPC通道的表達(dá)與多種心臟疾病密切相關(guān)，如心肌纖維化、心力衰竭、心臟肥大等，已成為人類治療心血管疾病的重要新型藥物靶點(diǎn)。TRPC通道家族屬于鈣庫操控性鈣通道(store operate calcium channel，SOCC)的一種，主要通過調(diào)控鈣離子的內(nèi)流與釋放，調(diào)節(jié)血管張力、通透性、分泌等功能[19]，TRPC通道包含7個(gè)亞型，常以異聚體的形式組成通道，可允許鈣離子等陽離子通過，是參與心肌纖維化的重要環(huán)節(jié)[20-21]。生理狀態(tài)下，TRPC通道在心肌成纖維細(xì)胞上表達(dá)較低，病理狀態(tài)下如高血壓導(dǎo)致TRPC介導(dǎo)的鈣離子內(nèi)流增加，激活鈣調(diào)磷酸酶(CaN)信號(hào)通路，促使T細(xì)胞核因子(NFAT)信號(hào)轉(zhuǎn)錄因子激活，誘導(dǎo)磷酸化下游細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶，進(jìn)而使Ⅰ型、Ⅲ型膠原組成比例增加，出現(xiàn)心肌纖維化，進(jìn)一步導(dǎo)致心室重構(gòu)。既往研究表明，鹽敏感高血壓大鼠心肌細(xì)胞中瞬時(shí)感受器電位通道C1(TRPC1)的表達(dá)量明顯增加，其與心肌纖維化程度有關(guān)[22]。TRPC通路介導(dǎo)鈣離子進(jìn)入成纖維細(xì)胞后，可誘發(fā)成纖維細(xì)胞纖維化級(jí)聯(lián)瀑布[23]；而阻滯不同亞型的TRPC通道，均可明顯減少鈣電流，抑制心肌纖維化過程。

6 絲切蛋白-1(Cofilin-1)與心肌纖維化

在高血壓心肌纖維化病理變化中，存在于心肌間質(zhì)中的心肌成纖維細(xì)胞通過增殖、分裂及分化為肌成纖維細(xì)胞，導(dǎo)致膠原蛋白合成和降解失衡，最終出現(xiàn)心肌纖維化。骨架結(jié)構(gòu)和骨架蛋白調(diào)節(jié)蛋白可通過調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞增殖、分裂、遷移，產(chǎn)生抗心肌纖維化的作用。骨架結(jié)構(gòu)包括微絲、微觀及中間纖維，Cofilin-1是細(xì)胞骨架蛋白F-actin的調(diào)節(jié)蛋白，其主要功能為結(jié)合和解聚F肌動(dòng)蛋白，抑制G肌動(dòng)蛋白的聚合，改變細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)，從而影響細(xì)胞增殖、分裂。闞曉紅[24]研究發(fā)現(xiàn)，通過葡萄籽原花青素抑制心肌成纖維細(xì)胞中Cofilin-1的表達(dá)，減少心肌成纖維細(xì)胞的分化、減少膠原蛋白Cofilin-1可能的合成和增強(qiáng)膠原蛋白的降解，從而起到抗心肌纖維化的作用，為抗心肌纖維化的新靶點(diǎn)。

7 調(diào)節(jié)miR-133a的表達(dá)與心肌纖維化

miRNA是生物內(nèi)源性非編碼的單鏈小分子RNA，可負(fù)性調(diào)控目的基因[25]。miR-133a是正常肌源性細(xì)胞高表達(dá)的一種miRNA，參與心臟發(fā)育及多種心臟病的發(fā)病過程[26]。多種心肌重構(gòu)的動(dòng)物模型中，均表現(xiàn)出了心肌纖維化、心力衰竭，同時(shí)miR-133a表達(dá)下降[27-29]。譚文鵬等[30]研究通過上調(diào)miR-133a基因在心肌細(xì)胞的表達(dá)水平，對(duì)高血壓大鼠的心肌纖維化具有正性調(diào)控作用 。陳慧洋等[31]研究發(fā)現(xiàn)，miR-133a可通過抑制TGF-β1、結(jié)締組織生長因子(CTGF)表達(dá)，發(fā)揮抗心肌纖維化的作用。

8 高遷移率蛋白(HMGB)/Toll樣受體4(TLR4)炎癥通路與心肌纖維化

炎癥在高血壓誘導(dǎo)的心肌纖維化、心力衰竭等多種心血管疾病過程中發(fā)揮重要作用[32]。機(jī)體血壓升高后誘導(dǎo)的腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)激活，引起血管內(nèi)皮損傷、炎癥細(xì)胞活化，從而激活炎癥通路，促使心肌間質(zhì)中膠原蛋白合成降解失衡，最終出現(xiàn)心肌纖維化。高遷移率蛋白1(high mobility group box-1 protein，HMGB1)是一種由炎癥細(xì)胞在腫瘤壞死因子、白介素1或白介素6等炎性因子的刺激下分泌的或由壞死細(xì)胞主動(dòng)釋放的核蛋白，釋放之后誘導(dǎo)胞膜受體TLR4激活，導(dǎo)致心肌成纖維細(xì)胞增殖、分化為肌成纖維細(xì)胞，誘發(fā)心肌纖維化。因此，調(diào)節(jié) HMGB1/TLR4信號(hào)通路對(duì)于抑制心肌炎癥反應(yīng)，改善高血壓心肌纖維化有重要意義。研究顯示，在多種心肌纖維化的動(dòng)物模型中，均伴有HMGB1、TLR4蛋白表達(dá)的上調(diào)[33-34]。相反，抑制HMGB1或敲除TLR4的基因可明顯減輕心肌炎癥反應(yīng)，延緩心肌纖維化的進(jìn)程并改善心臟功能[35-36]。

9 小結(jié)與展望

長期高血壓可導(dǎo)致心肌組織中的膠原組織比例失衡，心肌僵硬程度增加，進(jìn)而降低心室的順應(yīng)性，影響心室的收縮和舒張功能，故應(yīng)進(jìn)一步研究高血壓心肌纖維化的機(jī)制，可能在今后通過多個(gè)靶點(diǎn)干預(yù)高血壓心肌纖維化的進(jìn)展，進(jìn)而為延緩甚至逆轉(zhuǎn)高血壓心肌纖維化提供可能。同時(shí)目前對(duì)高血壓的復(fù)雜性、多基因性以及信號(hào)通路、靶點(diǎn)等認(rèn)識(shí)有限，高血壓心肌纖維化是一種由多種因素綜合影響的疾病，但是關(guān)于高血壓心肌纖維化的研究大部分集中于單基因或單個(gè)調(diào)節(jié)途徑、靶點(diǎn)[37]。在今后的研究中需要綜合信號(hào)傳導(dǎo)通路、表觀遺傳學(xué)等研究方法并積極探索新的方法，以更加全面、開闊的思維去探討高血壓心肌纖維化的機(jī)制[38]。