董莎莎，肖強(qiáng)，李元民

山東第一醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院，山東泰安271000

酒精性心肌?。ˋCM）是由于長(zhǎng)期大量飲酒，導(dǎo)致心肌細(xì)胞變性，表現(xiàn)為心臟擴(kuò)大、心功能不全的一種心肌病。臨床上以左心室擴(kuò)張、左心室收縮功能障礙為特征，酒精性心肌病每年可引起全球超過(guò)40萬(wàn)人死亡［1］。過(guò)量飲酒造成急性和慢性的乙醇中毒與心肌損傷密切相關(guān)［2］。在ACM 的發(fā)病過(guò)程中，大量心肌細(xì)胞中分子改變會(huì)打亂正常的生理過(guò)程，擾亂心肌功能，并使心肌蛋白穩(wěn)態(tài)失衡，最終導(dǎo)致心血管器官的損傷?，F(xiàn)從心肌收縮力的變化和心肌蛋白調(diào)控兩方面闡述急性和慢性乙醇攝入后細(xì)胞內(nèi)蛋白穩(wěn)態(tài)變化，同時(shí)揭示乙醇導(dǎo)致的心肌損傷分子機(jī)制［3］。

1 乙醇對(duì)心肌功能的損傷

乙醇及其代謝產(chǎn)物對(duì)心肌的毒害主要體現(xiàn)在以下方面：①破壞心肌細(xì)胞膜的完整性；②其代謝產(chǎn)物乙醛對(duì)心肌細(xì)胞的毒害作用；③影響心肌細(xì)胞中陽(yáng)離子的轉(zhuǎn)運(yùn)；④調(diào)節(jié)部分重要心肌蛋白，影響其收縮和舒張功能。

1.1 急性乙醇中毒引起心肌舒張功能障礙 心肌細(xì)胞的靜息電位在急性乙醇攝入后并無(wú)明顯變化，但在乙醇攝入72 h 后會(huì)顯著延長(zhǎng)［4-5］。多數(shù)數(shù)據(jù)表明急性乙醇中毒后，心臟復(fù)極速度降低。急性乙醇攝入時(shí)，心臟的功能呈現(xiàn)乙醇劑量性變化，即低劑量的乙醇不能引起心肌功能的相應(yīng)變化［5-6］。而高劑量的乙醇改變了心肌細(xì)胞中鈣的富集和循環(huán)，細(xì)胞內(nèi)鈣離子通透性減低，這些變化共同證明急性乙醇中毒能引起明顯的心肌舒張功能障礙［7］。

急性乙醇中毒能通過(guò)電信號(hào)刺激降低心肌細(xì)胞內(nèi)鈣的增加，加快心肌細(xì)胞內(nèi)鈣的衰減速度，同時(shí)降低心肌細(xì)胞對(duì)鈣的重吸收。另外，乙醇的急性中毒降低了肌漿網(wǎng)鈣-ATP 酶（SERCA-2a）的表達(dá)，同時(shí)降低了SRECA 的磷酸化活性，這與乙醇導(dǎo)致的心肌收縮的鈣吸收障礙相一致［6］。

1.2 慢性乙醇攝入導(dǎo)致心臟收縮功能減退 慢性乙醇攝入并不能改變靜息電位時(shí)間和鈉鈣離子泵相關(guān)蛋白的磷酸化水平。但長(zhǎng)期乙醇攝入能引起心肌細(xì)胞內(nèi)鈣的快速衰減，從而引起心肌收縮力的降低［8］。心臟的收縮性能與心肌的收縮速度和舒張速度有關(guān)，而心肌細(xì)胞中鈣的分布和運(yùn)動(dòng)調(diào)控心肌的收縮和舒張。因此，長(zhǎng)期的乙醇攝入會(huì)導(dǎo)致心臟收縮功能的減退。

1.3 乙醇代謝物損傷心肌功能 體內(nèi)乙醇代謝的主要的產(chǎn)物是乙醛。在乙醇的代謝過(guò)程中，機(jī)體內(nèi)的乙醇可在乙醇脫氫酶（ADH）的作用下分解為乙醛，而乙醛則是乙醇代謝的直接產(chǎn)物。乙醛對(duì)心肌細(xì)胞的損傷主要體現(xiàn)在對(duì)其結(jié)構(gòu)和收縮力的影響，包括擾亂細(xì)胞對(duì)鈣的處理和心肌的收縮興奮偶聯(lián)［9］。

急性大量攝入的乙醇在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為乙醛的過(guò)程中，ADH 的作用至關(guān)重要。近期研究表明，ADH 過(guò)表達(dá)的小鼠在急性乙醇中毒時(shí)其心肌細(xì)胞的收縮達(dá)峰時(shí)程（TPS）、復(fù)長(zhǎng)速率（±dL/dt）和舒張90%時(shí)程（TR90）顯著延長(zhǎng)，這與乙醛直接處理小鼠引起的其心肌細(xì)胞損傷相似。在乙醇作用下，ADH 過(guò)表達(dá)改變了鈣在心肌細(xì)胞中的分布，可引起心肌細(xì)胞內(nèi)鈣超載。表明乙醇代謝產(chǎn)物乙醛能導(dǎo)致心肌功能受損［3，5］。

在長(zhǎng)期乙醇攝入時(shí)，細(xì)胞色素同工酶（CYP2E1）可將乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛，而乙醛的產(chǎn)生可致心肌收縮力受損。抑制CYP2E1 表達(dá)后，乙醇的長(zhǎng)期慢性攝入不會(huì)導(dǎo)致心肌細(xì)胞靜息時(shí)間、TPS、±dL/dt）和TR90 出現(xiàn)明顯變化。另外，抑制CYP2E1 表達(dá)后，乙醇導(dǎo)致的心肌細(xì)胞鈉鈣泵蛋白的變化并不明顯。這些數(shù)據(jù)證實(shí)過(guò)量的乙醛對(duì)心功能的負(fù)面影響［3，10］。

乙醇代謝的另一個(gè)重要產(chǎn)物是乙酸，乙醛可在酶的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)橐宜幔宜釋?duì)心肌細(xì)胞的損傷并不明顯。在這過(guò)程中，影響乙醛轉(zhuǎn)化為乙酸的重要的酶是乙醛脫氫酶（ALDH-2），抑制ALDH-2 的表達(dá)會(huì)造成乙醛的蓄積，從而加重乙醇對(duì)心肌的損傷。乙醇可誘導(dǎo)缺乏ALDH-2 的心肌細(xì)胞（從AL?DH-2 缺陷小鼠中分離）出現(xiàn)嚴(yán)重的損傷，這種損傷主要表現(xiàn)在±dL/dt）和TR90 顯著延長(zhǎng)。相反，過(guò)表達(dá)的ALDH2會(huì)加速乙醛到乙酸的轉(zhuǎn)化，此時(shí)乙醇誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞的損傷被完全抑制［11］。

1.4 乙醇損傷心肌收縮力的相關(guān)信號(hào)途徑 乙醇能使位于雷帕霉素受體蛋白復(fù)合物（mTORC1）上游的胰島素樣生長(zhǎng)因子（IGF-1）信號(hào)通路下調(diào)。然而，IGF-1 在乙醇導(dǎo)致的心肌功能不全上呈現(xiàn)兩面性。心肌特異性的過(guò)表達(dá)的IGF-1 降低了乙醇誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞收縮峰值的衰減率和鈣信號(hào)；相反，肝臟中缺乏IGF-1 的小鼠，乙醇引起的心肌收縮力并無(wú)明顯變化（主要體現(xiàn)在心電圖峰值的縮短和細(xì)胞內(nèi)鈣離子的衰減）［3］。

單磷酸腺苷活化蛋白激酶（AMPK）是一個(gè)mTORC-1 的抑制子和自噬激活子?，F(xiàn)有證據(jù)表明抑制AMPK的活性在急性乙醇中毒時(shí)對(duì)心臟起保護(hù)作用；另外，AMPK 的缺陷阻止了乙醇誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞收縮力改變［12］。因此，AMPK 激活對(duì)mTORC1 的抑制作用是乙醇干擾心肌細(xì)胞收縮功能的機(jī)制之一。

2 乙醇對(duì)心肌蛋白合成的影響

酒精性心肌病與心肌蛋白的合成和調(diào)節(jié)信號(hào)通路密切相關(guān)。心肌蛋白合成的降低部分歸因于機(jī)體總蛋白合成的抑制，而潛在的致病機(jī)制取決于機(jī)體對(duì)乙醇的耐受度。慢性乙醇攝入導(dǎo)致心肌蛋白合成減弱，這與mRNA轉(zhuǎn)錄激活和延伸受損有關(guān)；而急性乙醇中毒會(huì)選擇性的抑制轉(zhuǎn)錄激活。乙醇對(duì)轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白的影響主要體現(xiàn)在降低轉(zhuǎn)錄因子（eIF-4E）連接蛋白（4E-BP1）的磷酸化抑制mRNA 轉(zhuǎn)錄和蛋白合成。前期報(bào)道證明mTORC-1 可通過(guò)磷酸化4EBP1 和S6K1 調(diào)控心肌細(xì)胞的合成。急性和慢性的乙醇中毒均能降低mTORC-1 激酶活性最終抑制心肌蛋白合成［13］。

2.1 慢性乙醇攝入對(duì)心肌蛋白合成的影響 在心肌蛋白合成途徑中，mTORC-1 表達(dá)上調(diào)可增加心肌蛋白合成；相反，mTORC-1 的抑制會(huì)降低心肌蛋白合成。慢性乙醇攝入能通過(guò)降低S6K1 和4E-BP1 的磷酸化抑制mTORC-1 和mTOR 自身磷酸化，從而降低心肌蛋白合成。但動(dòng)物的種群、年齡和性別等在對(duì)乙醇的應(yīng)激上會(huì)有潛在不同。而一系列的研究亦證明心肌的mTOR 信號(hào)具有年齡、性別和底物獨(dú)立性的特征［14］。

慢性乙醇攝入能調(diào)控mTORC-1 上游多種信號(hào)效應(yīng)器，包括激活A(yù)MP 蛋白激酶（AMPK）和DNA 損傷應(yīng)激蛋白（REDD1）。胞內(nèi)應(yīng)激能使磷酸化的AMPK 增加，最終導(dǎo)致mTORC-1 和蛋白合成的抑制。而作為mTORC-1 的抑制子，在慢性乙醇攝入時(shí)，REDD1 蛋白在成年和老年小鼠心肌細(xì)胞中的表達(dá)顯著增高，提示REDD1 在慢性乙醇性心肌病中調(diào)控心肌蛋白合成和降解的作用［15］。

作為mTORC1經(jīng)典途徑上游能被胰島素激活的重要蛋白，慢性乙醇攝入時(shí)心肌的蛋白激酶B（Akt）變化并不明確。Akt 的Ser473 和Thr308 位點(diǎn)磷酸化對(duì)于信號(hào)通路的完全激活至關(guān)重要，但是這些位點(diǎn)在同一個(gè)試驗(yàn)中呈現(xiàn)不同的調(diào)控。這種差異可能與動(dòng)物模型、乙醇攝入量及動(dòng)物對(duì)低劑量乙醇的耐受度引起的磷酸化相關(guān)［16-17］。另外，Akt的磷酸化效應(yīng)與其上下游調(diào)控蛋白的磷酸化水平一致。這包括在慢性乙醇攝入條件下，Akt信號(hào)通路抑制子PTEN 的磷酸化上升導(dǎo)致的Akt 信號(hào)通路抑制［8］。Akt 可能同時(shí)通過(guò)抑制結(jié)節(jié)性硬化復(fù)合物蛋白（TSC2）的磷酸化影響mTORC-1 信號(hào)。迄今，慢性乙醇攝入對(duì)TSC2 蛋白磷酸化的影響在心臟中并未有報(bào)道，REDD1 可能通過(guò)TSC2 獨(dú)立的分子機(jī)制影響mTORC-1信號(hào)通路［15］。

與Akt 信號(hào)通路的變化不同，慢性乙醇攝入誘導(dǎo)的胰島素信號(hào)改變亦可能參與心肌蛋白合成。首先，乙醇的攝入會(huì)導(dǎo)致人心臟中IGF-1 表達(dá)下調(diào)。其次，長(zhǎng)期的中高劑量的乙醇攝入會(huì)導(dǎo)致葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（GLUT4）的mRNA 和蛋白降低，而低劑量則不能引起這種變化［16］。

2.2 急性乙醇攝入對(duì)心肌蛋白合成的影響 早期研究揭示了急性乙醇攝入降低心肌蛋白的合成和mTORC-1的信號(hào)活性，這與mTORC-1活性下降相一致。在小鼠的試驗(yàn)中，雄鼠的AMPK Thr172 位點(diǎn)和Raptor Ser792位點(diǎn)的磷酸化活性在急性乙醇攝入時(shí)升高，而mTOR Ser2448 位點(diǎn)的磷酸化活性明顯降低［5］。高劑量急性的乙醇攝入降低了Akt Ser473 的磷酸化效應(yīng)，而低劑量的急性乙醇攝入增加了Akt Ser473 的磷酸化效應(yīng)。這說(shuō)明Akt Ser473 位點(diǎn)的磷酸化活性受急性乙醇攝入的劑量調(diào)控［1］。

MAPK 信號(hào)是心肌蛋白合成的補(bǔ)充途徑，急性乙醇的攝入能負(fù)調(diào)控MAPK信號(hào)從而降低心肌蛋白的合成，這種同時(shí)具有性別和劑量的獨(dú)立性。在連續(xù)的重度乙醇攝入后，磷酸化的p38被激活，然而細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK1/2）和c-Jun 氨基端激酶（JNK）的磷酸化效應(yīng)并未改變。在急性灌注乙醇的大鼠中，低濃度的乙醇灌注降低了p38、ERK1 和ERK2 的磷酸化，這與ERK1 和p38 的mRNA 表達(dá)趨勢(shì)相同；中濃度的乙醇灌注與低濃度乙醇灌注相同，但其mRNA 并無(wú)明顯變化；而高濃度的乙醇灌注既未改變p38 和ERK1 的mRNA 表達(dá)，亦未改變ERK1的磷酸化［18］。急性乙醇對(duì)ERK 的劑量依賴性調(diào)節(jié)在雌性大鼠的左心室組織中得到證實(shí)，低劑量乙醇未引起Akt 或ERK 磷酸化水平改變，而較高劑量則使其顯著增加［17］。盡管MAPK信號(hào)的激活與急性乙醇密切相關(guān)，但心肌蛋白代謝與乙醇誘導(dǎo)的MAPK功能改變的關(guān)系并不明確。

3 乙醇對(duì)心肌蛋白降解的影響

維持心肌蛋白平衡的另一方面是通過(guò)降解途徑分解損傷的細(xì)胞器和蛋白。蛋白的降解有兩條重要途徑，分別是泛素化蛋白酶體途徑（UPP）和自噬途徑。泛素化蛋白酶體途徑是降解代謝的主要途徑，泛素化的蛋白被蛋白酶體復(fù)合物降解。泛素化是由E1、E2 和E3 連接酶介導(dǎo)的一系列酶促反應(yīng)。蛋白酶體降解最初發(fā)生在由20 S亞基和調(diào)控顆粒組成的在26S 蛋白酶體上。早期研究表明，總的肌肉纖維和肌肉蛋白的降解在慢性乙醇飼喂和正常飼喂中無(wú)明顯差別［15］。

自噬能參與細(xì)胞器的降解從而維持細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)，吞噬掉的細(xì)胞器和蛋白能為饑餓的細(xì)胞提供必要的能量［19］。乙醇誘導(dǎo)的細(xì)胞自噬還不甚明了，然而缺乏自噬相關(guān)蛋白（Atg 5）會(huì)導(dǎo)致心肌細(xì)胞的肥大，左心室擴(kuò)張和心肌的收縮功能不全。在營(yíng)養(yǎng)匱乏時(shí)，AMPK 激活后增加ULK-1（ULK-1）在Ser317和Ser777 位點(diǎn)的磷酸化從而促進(jìn)自噬。相反，營(yíng)養(yǎng)富足的條件下會(huì)激活mTOR1，mTOR1打斷了AMPK 和磷酸化的ULK1 之間的聯(lián)系從而抑制自噬的發(fā)生［20］。相較于蛋白降解的自噬途徑，乙醇攝入導(dǎo)致的心肌蛋白泛素化蛋白酶體降解途徑研究較少。

3.1 急性乙醇攝入導(dǎo)致的自噬 急性乙醇攝入導(dǎo)致自噬的微管相關(guān)蛋白（LC3B）-Ⅱ、LC3B-Ⅱ/Ⅰ和Atg7 總量增高，同時(shí)ULK-1 Ser575 位點(diǎn)磷酸化的降低表明自噬的激活。H9c2 細(xì)胞試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在乙醇攝入時(shí)添加溶酶體抑制劑，細(xì)胞中LC3 和p62 蛋白表達(dá)及LC3 陽(yáng)性自噬體的形成并未增強(qiáng)，這與乙醇增加自噬的結(jié)果一致。相反，在乙醇處理細(xì)胞前添加溶酶體抑制劑，則會(huì)減弱LC3-Ⅱ和LC3-Ⅱ/Ⅰ蛋白的表達(dá)，但不能改變LC3B 蛋白和LC3B 陽(yáng)性細(xì)胞的總數(shù)，表明急性乙醇攝入對(duì)自噬的影響可能很小，但其真實(shí)性值得驗(yàn)證［4-5］。

急性乙醇攝入會(huì)導(dǎo)致AMPKα2 下調(diào)，與急性乙醇中毒與自噬增加導(dǎo)致的AMPK 激活有關(guān)。另外，過(guò)表達(dá)乙醇脫氫酶（ALDH2）會(huì)導(dǎo)致AMPK 活性 的 下 調(diào)，通 過(guò) 下 調(diào)Beclin1、Atg7、LC3B-Ⅱ和LC3B-Ⅱ/Ⅰ的表達(dá)降低乙醇導(dǎo)致的自噬［4-5］。乙醇誘導(dǎo)的細(xì)胞自噬中添加AMPK 激活劑后AICAR 和LC3B-Ⅱ的表達(dá)并無(wú)明顯的變化。相反的，添加AMPK 的抑制劑能夠阻止乙醇導(dǎo)致的LC3B-Ⅱ和LC3B-Ⅱ/Ⅰ的增強(qiáng)［12］。這證明了能量轉(zhuǎn)化在乙醇誘導(dǎo)的自噬激活中起重要的作用。H9c2 的細(xì)胞試驗(yàn)證明了乙醇誘導(dǎo)的AMPK 獨(dú)立的自噬增加，同時(shí)證明了短期的乙醇攝入會(huì)通過(guò)AMPK-ULK1 激活心肌細(xì)胞的自噬。

3.2 慢性乙醇攝入導(dǎo)致的自噬 長(zhǎng)期飲酒對(duì)心臟自噬的影響研究較少，高濃度的乙醇長(zhǎng)期攝入會(huì)增加Atg7 的蛋白表達(dá)和AMPK Thr172 位點(diǎn)的磷酸化。然而，LC3B-Ⅱ/Ⅰ和Atg 12 的蛋白無(wú)明顯變化［15］。相反，LC3-Ⅱ、LC3-Ⅱ/Ⅰ、Atg7和LC3B 陽(yáng)性心肌細(xì)胞的數(shù)目在低濃度乙醇長(zhǎng)期飼喂的小鼠中顯著增加，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)LC3B-Ⅱ/Ⅰ增加而自噬基因Beclin 1并無(wú)變化。這可能與乙醛誘導(dǎo)的LC3B-Ⅱ，LC3B-Ⅱ/Ⅰ和Atg7 蛋白的變化有關(guān)，同時(shí)受乙醇導(dǎo)致的ADH（乙醇脫氫酶）影響［15］。過(guò)表達(dá)的乙醛脫氫酶（ALDH2）清除了乙醛，阻止了LC3B-Ⅱ/Ⅰ的增長(zhǎng)。因此，長(zhǎng)期飲酒會(huì)改變心臟自噬的結(jié)論缺乏足夠的確鑿證據(jù)。

綜上所述，乙醇導(dǎo)致的心肌收縮力受損主要與乙醇及其代謝產(chǎn)物損傷了心肌細(xì)胞的鈣處理能力以及細(xì)胞中鈣的分布，同時(shí)通過(guò)AMPK 的激活干擾心肌細(xì)胞的收縮功能。而乙醇對(duì)心肌蛋白的代謝的影響主要體現(xiàn)在心肌蛋白的合成和降解兩個(gè)方面，一方面，乙醇可以通過(guò)降低mTORC-1激酶活性最終抑制心肌蛋白合成。另一方面，乙醇可以通過(guò)心肌細(xì)胞的泛素化和自噬調(diào)控心肌蛋白的降解。