梁宇明，何燕

(廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，南寧530021)

目前已有研究證明，心肌纖維化是心律失常心臟結(jié)構(gòu)重構(gòu)的特征性改變。心肌纖維化通過引起心臟傳導(dǎo)障礙和心室順應(yīng)性下降，心臟的正常收縮與舒張功能異常，從而導(dǎo)致房顫的發(fā)生。目前研究證實(shí)轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)是公認(rèn)的與組織纖維化發(fā)生最密切的因子，在心肌纖維過程中起至關(guān)重要的作用，主要表現(xiàn)在TGF-β可通過Smads信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路激活細(xì)胞外基質(zhì)蛋白合成，引起細(xì)胞外基質(zhì)過度沉積，引起心肌纖維化。TGF-β已被公認(rèn)是器官纖維化的治療靶標(biāo)[1]。目前研究發(fā)現(xiàn)TGF-βⅢ型受體(TGF-βRⅢ)、骨形成蛋白和激活素膜結(jié)合抑制劑(BAMBI)、FKBP12、骨形態(tài)發(fā)生蛋白-7(BMP-7)及肝細(xì)胞生長因子(HGF)可下調(diào)TGF-β/Smads 信號(hào)通路傳導(dǎo)。因此，研究TGF-β/Smads 信號(hào)通路傳導(dǎo)調(diào)控心肌纖維化的機(jī)制可為房顫干預(yù)提供新思路。

1 TGF-β/smads 信號(hào)通路組成

1.1 TGF-β TGF-β是由一類結(jié)構(gòu)和功能相關(guān)的多肽生長因子組成，屬于一組新近發(fā)現(xiàn)的調(diào)節(jié)細(xì)胞生長和分化的TGF-β超家族，一共有5種亞型，分別為TGF-β1、β2、β3、β4及β5。在哺乳動(dòng)物中目前只發(fā)現(xiàn)有 3 種亞型，為TGF-β1、β2、β3，基因定位分別為19q13、1q41和14q24。在體細(xì)胞系中占比例最高、功能最多、活性最強(qiáng)、分布最廣泛為TGF-β1，為2 條含有112 個(gè)氨基酸的多肽鏈單體組成的二聚體。新合成的 TGF-β 為無活性的前體，由信號(hào)肽、成熟的 TGF-β和 潛相關(guān)多肽( LAP) 三部分組成，經(jīng)酶裂解處理后形成有活性的 TGF-β，再與其相關(guān)受體結(jié)合發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。其參與多種信號(hào)通路調(diào)節(jié)，如細(xì)胞增殖、分化、調(diào)亡、遷移及免疫反應(yīng)。TGF-β與多種疾病的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)，如組織纖維化、癌癥和結(jié)締組織病[2]，在多種生長發(fā)育過程及病理進(jìn)展中有重要作用。

1.2 TGF-β受體 TGF-β一共有3種類型受體，主要包括TGF-βRⅠ、TGF-βRⅡ和TGF-βRⅢ ，為廣泛分布在細(xì)胞表面的跨膜糖蛋白。與TGF-β家族信號(hào)傳導(dǎo)有關(guān)的主要為TGF-βRⅠ、TGF-βRⅡ。TGF-βRⅡ可單獨(dú)與 TGF-β 結(jié)合，但 TGF-βRⅠ必須在 TGF-βRⅡ與 TGF-β 相結(jié)合時(shí)才能與 TGF-β 結(jié)合。TGF-β 活化后，先與細(xì)胞膜上的TGF-βRⅡ結(jié)合，兩者結(jié)合后促使TGF-βRⅠ激活并與TGF-β結(jié)合，三者形成復(fù)合物可激活細(xì)胞質(zhì)中的Smad蛋白，促進(jìn)TGF-β信號(hào)在細(xì)胞中的進(jìn)一步傳導(dǎo)。TGF-βRⅠ、TGF-βRⅡ可介導(dǎo) TGF-β 促進(jìn) ECM 合成、細(xì)胞生長和增殖的調(diào)節(jié)等。TGF-βRⅢ是由二硫鍵連結(jié)的蛋白聚糖，是發(fā)現(xiàn)數(shù)量最多的TGF-β受體，它沒有已知的信號(hào)域，因此其對(duì)TGF-β信號(hào)調(diào)節(jié)有待進(jìn)一步研究。

1.3 Smads蛋白 Smads 蛋白家族是 TGF-β 信號(hào)系統(tǒng)中 TGF-β 的重要作用底物，為TGF-β 信號(hào)通路中的關(guān)鍵傳導(dǎo)分子，可以將 TGF-β 信號(hào)由細(xì)胞膜受體直接傳送到細(xì)胞膜內(nèi)。目前發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)至少存在 Smads 的9種分子，哺乳動(dòng)物中的 Smads 蛋白至少有8種。不同的 Smads 蛋白其作用也不盡相同，根據(jù)其結(jié)構(gòu)和功能的分為三類：一類為受體激活型，包括Smad1-3、5和8；另一類為共同介質(zhì)，為Smad4；最后一類為抑制型；，包括Smad6、7。TGF-β/Smads 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中各種類型 Smads 分子之間通過精密協(xié)調(diào)，共同完成TGF-β 生理及病理狀態(tài)下的生物學(xué)效應(yīng)。

2 TGF-β/smads 信號(hào)通路致心肌纖維化機(jī)制

Smad2、Smad3、Smad4 對(duì)器官的纖維化有促進(jìn)作用，但 Smad7則對(duì)器官纖維化發(fā)揮抑制作用。TGF-β通過TGF-β/smads 信號(hào)通路致心肌纖維化的基本機(jī)制為：活化的TGF-β可與細(xì)胞膜上的TGF-βRⅠ、TGF-βRⅡ結(jié)合，形成受體復(fù)合物，后者進(jìn)一步激活受體激活型蛋白發(fā)生憐酸化 ，憐酸化后的Smad蛋白與共同介質(zhì)蛋白形成Smad復(fù)合物并轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核，與其它核因子一起參與TGF-β信號(hào)通路的表達(dá)。通過上述機(jī)制，可使TGF-β過度表達(dá)，上調(diào)Ⅰ型膠原、Ⅲ型膠原的表達(dá)，引起細(xì)胞外基質(zhì)過度沉積，發(fā)生心肌纖維化[3]。仍有研究表明TGF-β/Smad信號(hào)通路可通過刺激成纖維細(xì)胞，致使纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，增強(qiáng)膠原蛋白的分泌，導(dǎo)致心肌纖維化的發(fā)生[4]。

3 TGF-β/smads 信號(hào)通路與房顫的關(guān)系

心肌纖維化可通過引起心臟傳導(dǎo)障礙和心室順應(yīng)性下降、心臟的正常收縮與舒張功能異常，從而導(dǎo)致房顫的發(fā)生。有研究表明心房間質(zhì)纖維化是結(jié)構(gòu)重塑的重要特征之一，心房纖維化可增加心肌組織電興奮的離散度，利于形成折返，心房結(jié)構(gòu)重塑及電重塑共同促進(jìn)房顫的發(fā)生及維持。目前公認(rèn)TGF-β是重要的致組織纖維化因子。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因過度表達(dá)TGF-β1 的山羊中，心房纖維化加重明顯，同時(shí) p 波延長，更易出現(xiàn)房顫[5]。因此心肌纖維化與房顫的發(fā)生密切相關(guān)，心肌纖維化程度越重，越容易誘發(fā)房顫。目前有實(shí)驗(yàn)證明，在快速心房起搏構(gòu)建的持續(xù)性房顫模型中通過洛沙坦抑制 TGF-β/Smads 信號(hào)通路來改善心肌纖維化，可降低房顫誘發(fā)率[6]。TGF-β的表達(dá)主要通過TGF-β/Smads 信號(hào)通路來完成，因此下調(diào)TGF-β/Smads 信號(hào)通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)，可導(dǎo)致TGF-β表達(dá)下降，抑制組織心肌纖維化的程度，降低房顫發(fā)生率。

4 TGF-β/Smads 信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)下調(diào)的主要機(jī)制

4.1 受體調(diào)控

4.1.1 TGF-βRⅢ TGF-βRⅢ是一種膜錨定蛋白多糖，其主要的功能是選擇性地結(jié)合自磷酸化的TGF-βRⅡ通過其胞質(zhì)域，進(jìn)而促進(jìn)TGF-βRⅠ、TGF-βRⅡ結(jié)合，形成受體復(fù)合物。TGF-βRⅢ作為輔助受體，可廣泛表達(dá)于多種細(xì)胞。TGF-βRⅢ也可以通過調(diào)節(jié)Smad蛋白來調(diào)控TGF-β/Smads 信號(hào)通路。目前有研究證明，上調(diào)TGF-βRⅢ的表達(dá)可以削弱缺氧引起的TGF-β磷酸化Smad2的表達(dá)。在自發(fā)性高血壓大鼠中，TGF-βRⅢ可通過自身的短合成肽P114明顯減少TGF-β引起的磷酸化Smad2、Ⅰ型膠原mRNA等的表達(dá)。Smad2屬于受體激活型Smad，可促進(jìn)TGF-β的表達(dá)。因此Smad2的表達(dá)下降，可導(dǎo)致TGF-β的表達(dá)下降，從而達(dá)到下調(diào)TGF-β/Smads 信號(hào)通路的目的。

4.1.2 BAMBI BAMBI是一種進(jìn)化過程中高度保守的跨膜蛋白，包括N末端胞外結(jié)合域，C末端胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域，短跨膜結(jié)構(gòu)域。BAMBI參與了多種疾病的致病過程，主要涉及腫瘤和器官纖維化。有研究證實(shí)，在肝硬化中，BAMBI表達(dá)上調(diào)可抑制TGF-β/Smad信號(hào)通路，達(dá)到緩解肝硬化的目的[7]。目前研究已證實(shí)BAMBI可作為TGF-β/Smad信號(hào)通路的偽受體，通過與TGF-βRⅠ競爭，阻止TGF-βRⅠ與TGF-βRⅡ及配體結(jié)合成功能性復(fù)合物，負(fù)調(diào)節(jié)TGF-β的表達(dá)，達(dá)到下調(diào)TGF-β/Smad信號(hào)通路的目的[8]。

4.1.3 FKBP12 FKBP12屬于FKBPs蛋白家族，該蛋白家族目前發(fā)現(xiàn)的成員超過20個(gè)，有至少8個(gè)表達(dá)于哺乳動(dòng)物體內(nèi)。FKBP12表達(dá)于哺乳動(dòng)物各種組織和細(xì)胞，以心肌細(xì)胞含量最多。目前研究證明FKBP12與TGF-βRⅠ的GS域結(jié)合，抑制TGF-βRⅡ?qū)GF-βRⅠ磷酸化，從而達(dá)到下調(diào)TGF-β/Smads 信號(hào)通路的目的[9]。

4.2 Smad調(diào)控

4.2.1 BMP-7 BMP 是 TGF 超家族中最大的一個(gè)亞群,屬于BMP家族的一員。BMP-7是一個(gè)聚體糖蛋白，由兩個(gè)BMP-7 單體通過二硫鍵形式結(jié)合而成。研究表明，BMP-7具有調(diào)控機(jī)體細(xì)胞增殖、分化和凋亡的功能，與腎臟和心血管等的發(fā)生發(fā)育密切相關(guān)。BMP-7可以下調(diào)TGF-β的表達(dá)，具有抗纖維化作用[10]，同時(shí)還可通過抑制TGF-β/Smads 信號(hào)通路來限制高糖下足細(xì)胞的轉(zhuǎn)分化[11]。Smad6屬于抑制型Smad，導(dǎo)致TGF-β的表達(dá)下降。BMP-7 通過上調(diào) Smad6 蛋白的表達(dá)，抑制TGF-β的表達(dá)[12]，從而達(dá)到下調(diào)TGF-β/Smads 信號(hào)通路的目的。

4.2.2 HGF HGF是由Nakamura T 等在1984年首次從鼠血小板中分離出的一種肝細(xì)胞有絲分裂原，是由一條重鏈和一條輕鏈組成的異二聚體糖蛋白。HGF是一多功能細(xì)胞生長因子, 廣泛表達(dá)于多種組織并參與細(xì)胞存活、增殖、分化、血管新生、抗炎和抗纖維化等生物學(xué)過程。有研究表明，HGF可上調(diào)TGIF含量。TGIF 為Smad轉(zhuǎn)錄共抑制因子，可與P300競爭性地與Smad2結(jié)合，從而抑制Smad效應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)，達(dá)到下調(diào)或者阻斷TGF-β/Smad信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)。

5 TGF-β/smads 信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)下調(diào)對(duì)房顫的作用

TGF-β/Smad信號(hào)通路介導(dǎo)的心肌纖維化在房顫的發(fā)生、發(fā)展過程中起著重要作用。通過抑制心房纖維化，可改善左心房傳導(dǎo)功能并增加連接蛋白的表達(dá)來降低心力衰竭后房顫的誘發(fā)率[13]。因此抑制心肌纖維化，可在一定程度上降低房顫的發(fā)生率。有研究證明房顫患者心房組織 TGF-βRⅢ的mRNA及蛋白表達(dá)水平下調(diào)，提示 TGF-βRⅢ可能參與房顫心房纖維化所致結(jié)構(gòu)重構(gòu)[14]。同時(shí)有研究指出BMP-7抑制TGF-β/ Smads信號(hào)通路緩解房顫的心肌纖維化[15]。在心臟壓力超負(fù)荷情況下，BAMBI會(huì)在心肌組織中表達(dá)上調(diào)，并通過阻抗TGF-β/Smad信號(hào)通路來調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)成分，以達(dá)到與當(dāng)前血液動(dòng)力負(fù)荷狀況"平衡"的穩(wěn)健重塑反應(yīng)，起到保護(hù)心臟作用[16]。Li 等[17]研究顯示，HGF可降低房顫患者的心房纖維化程度。BMP-7、BAMBI、HGF及TGF-βRⅢ均與心肌纖維化相關(guān)，在心肌組織中均可通過下調(diào)TGF-β/Smad信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)，抑制TGF-β的表達(dá)，減緩心肌纖維化程度，一定程度上可降低房顫的發(fā)生率。既往研究已證明FKBP12是TGF-β/Smads信號(hào)傳導(dǎo)的抑制劑，但其通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)TGF-β/Smads 信號(hào)通路影響心肌纖維化的相關(guān)研究尚未見報(bào)道。但已有研究證明FKBP12與心律失常存在著關(guān)系[18]，其與房顫的關(guān)系有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，BMP-7、BAMBI、HGF及TGF-βRⅢ可通過下調(diào)TGF-β/Smad信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)，抑制TGF-β的表達(dá)，抑制心肌纖維化，從而在一定程度上降低房顫發(fā)生率。通過調(diào)節(jié)BMP-7、BAMBI、HGF及TGF-βRⅢ在人體心臟組織中的表達(dá)，可能會(huì)為防治房顫提供更多新的治療途徑。