Hippo信號通路是一種信號級聯(lián)反應(yīng)，最初在果蠅中發(fā)現(xiàn)[1]。在哺乳動物中，Hippo信號通路由絲氨酸/蘇氨酸激酶級聯(lián)反應(yīng)、轉(zhuǎn)錄共激活因子和轉(zhuǎn)錄因子構(gòu)成。在激酶級聯(lián)反應(yīng)中，STE20樣激酶1/2(MST1/2)與適配蛋白Salv相互作用后使Salv、大腫瘤抑制基因1/2(LATS1/2)和單極紡錘體(Mps1)相關(guān)粘合蛋白1(MOB1)等蛋白磷酸化，促進(jìn)LATS1/2與MOB1結(jié)合，磷酸化的LATS1/2在多個位點(diǎn)上分別磷酸化轉(zhuǎn)錄共激活因子、Yes相關(guān)蛋白(YAP)、突觸后致密蛋白95(PSD)、discs大蛋白(DLG)和閉合小帶蛋白1(ZO-1)、結(jié)合基序轉(zhuǎn)錄共激活因子(TAZ)，使YAP和TAZ結(jié)合物滯留于細(xì)胞質(zhì)，隨后泛素化降解。上游激酶失活則會導(dǎo)致YAP和TAZ的核易位，在細(xì)胞核中YAP和TAZ可與SV40增強(qiáng)子結(jié)合并能激活DNA結(jié)合基序(TEA)結(jié)構(gòu)域家族成員1-4(TEAD1-4)等多個轉(zhuǎn)錄因子相互作用，活化下游靶基因，激活細(xì)胞增殖、存活和分化等功能[2]。研究表明，Hippo信號通路失調(diào)與肥胖、2型糖尿病、非酒精性脂肪肝、心血管疾病以及腫瘤相關(guān)[3]。

1 Hippo信號通路的調(diào)控

微環(huán)境氧變化可調(diào)控細(xì)胞Hippo信號通路。當(dāng)組織處于低氧狀態(tài)時，E3泛素連接酶SIAH2通過降解LATS2抑制Hippo信號通路，活化YAP[4]。Elosegui-Artola等[5]認(rèn)為機(jī)械傳導(dǎo)機(jī)制通過調(diào)節(jié)核孔對分子的傳輸，影響YAP的亞細(xì)胞定位。細(xì)胞內(nèi)基質(zhì)使細(xì)胞核與基質(zhì)無接觸，細(xì)胞核不承受壓力時，核孔對YAP的轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出處于平衡狀態(tài)。而細(xì)胞內(nèi)堅硬的基質(zhì)會增加細(xì)胞核與細(xì)胞骨架的接觸面積，形成局部黏連和纖維張力。細(xì)胞核承受壓力時可變形為扁平狀，核膜表面的核孔拉伸，減少了對分子蛋白質(zhì)酶傳輸?shù)南拗?，促進(jìn)YAP轉(zhuǎn)運(yùn)至核內(nèi)。

研究表明纖連蛋白的粘附刺激作用可通過粘著斑激酶(FAK)-類固醇受體共激活因子(Src)-磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)信號通路負(fù)調(diào)控Hippo信號通路，促使YAP核內(nèi)聚集，并抑制FAK、Src、PI3K或磷酸肌醇依賴蛋白激酶-1(PDK1)以阻斷纖連蛋白粘附引起的YAP核內(nèi)聚集[6]。Crumbs家族成員3(CRB3)通過不同機(jī)制調(diào)控Hippo信號通路，減少細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。CRB3作為Hippo信號通路的上游調(diào)控因子使MST1/2、LATS1和MOB1磷酸化，繼而使YAP磷酸化停留于細(xì)胞質(zhì)[7]。另一種調(diào)控機(jī)制需要血管動力蛋白家族成員Amot、Amotl1和Amotl2參與，它們作為連接蛋白可使CRB3與YAP/TAZ形成復(fù)合物，將YAP/TAZ定位于細(xì)胞質(zhì)而抑制YAP/TAZ轉(zhuǎn)錄活性[8]。Amot、Amotl1和Amotl2還能使LATS1/2自身磷酸化，并作為一種骨架蛋白將上游Salv-MST1和下游YAP連接起來，最終使YAP/TAZ磷酸化停滯于細(xì)胞質(zhì)[9]。

2 Hippo信號通路參與心肌細(xì)胞凋亡和再生

Hippo信號通路和肌營養(yǎng)不良糖蛋白復(fù)合物(DGC)通過協(xié)同抑制YAP核轉(zhuǎn)位及轉(zhuǎn)錄活性，阻止心肌細(xì)胞增殖。DGC是一種跨膜復(fù)合物，其中營養(yǎng)不良聚糖蛋白1(Dag1)可直接與YAP結(jié)合抑制心肌細(xì)胞增殖。Hippo信號通路誘導(dǎo)YAP 磷酸化，進(jìn)一步促進(jìn)YAP與Dag1的結(jié)合。敲除Salv基因的新生小鼠在心尖切除術(shù)后，心肌細(xì)胞可有效再生；而Salv和dgc雙敲除小鼠，心尖切除部位心肌細(xì)胞過度增殖，心尖部位再生[10]。細(xì)胞外基質(zhì)在調(diào)節(jié)新生心肌細(xì)胞增殖和分化中也發(fā)揮了重要作用。Agrin是新生小鼠心臟完全再生的必要蛋白。體外實(shí)驗(yàn)中，重組Agrin蛋白以劑量依賴形式促進(jìn)由人或小鼠多能干細(xì)胞誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞分裂[11]。

配對同源結(jié)構(gòu)域2蛋白(Pitx2)-YAP相互作用是維持成年小鼠心肌組織損傷后心肌細(xì)胞修復(fù)能力的關(guān)鍵[12]。缺乏Pitx2的新生小鼠在心尖切除術(shù)后心臟無法修復(fù)，而成年小鼠發(fā)生Pitx2過表達(dá)能使心肌梗死后的心肌細(xì)胞有效再生。Pitx2與YAP共同作用可誘導(dǎo)抗氧化基因表達(dá)，保護(hù)受損的心肌。即使細(xì)胞核中YAP低表達(dá)，Pitx2也能募集YAP促進(jìn)靶基因的轉(zhuǎn)錄。Ragni等[13]研究表明當(dāng)Hippo激酶缺陷，調(diào)控Fat4(一種非經(jīng)典的鈣粘蛋白Fat)通路可促進(jìn)心肌細(xì)胞增殖。Fat4是YAP上游調(diào)節(jié)因子，可將Amotl1與YAP隔離在細(xì)胞連接處，防止心臟過度生長。缺乏Fat4時，Amotl1與YAP復(fù)合物釋放并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核。這一過程繞過了Hippo上游激酶，觸發(fā)了非經(jīng)典途徑Hippo信號通路。

細(xì)胞骨架蛋白廣泛表達(dá)神經(jīng)纖維蛋白2 (NF2)，參與缺血/再灌注(I/R)損傷后MST1和LATS2介導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡。I/R損傷后，NF2通過活化MST1抑制YAP核轉(zhuǎn)移增加心肌細(xì)胞凋亡。特異性敲除NF2的小鼠，在I/R損傷后心臟YAP表達(dá)水平上調(diào)，可促進(jìn)心功能恢復(fù)。而NF2和YAP雙敲除小鼠不能修復(fù)I/R引起的心肌受損[14-15]，表明Hippo信號通路可能作為NF2的下游靶點(diǎn)，參與I/R損傷。視神經(jīng)萎縮蛋白1(OPA1)是結(jié)合在線粒體內(nèi)膜的融合蛋白，褪黑素通過活化YAP可促進(jìn)與OPA1相關(guān)線粒體的融合，改善I/R引起的損傷[16]。I/R損傷可引起線粒體MST1活化，繼而促進(jìn)Bcl-xL磷酸化，使Bcl-xL與Bax解離，心肌細(xì)胞凋亡。抑制內(nèi)源性MST1可以顯著減輕I/R誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡和心肌損傷[17]。因此，抑制Hippo信號通路活化以及通過非經(jīng)典途徑激活YAP可能是心肌損傷后促進(jìn)心肌細(xì)胞增殖、再生，以及提高心功能的潛在治療靶點(diǎn)。

在缺血性心力衰竭患者的心臟中，YAP和TAZmRNA表達(dá)水平均增高，且細(xì)胞核中YAP、TAZ和TEAD蛋白表達(dá)均顯著高于正常心臟[18]。說明缺血性心力衰竭患者心臟組織中YAP和TAZ均處于過度活化狀態(tài)，YAP可能是今后研究心臟再生和心肌受損后功能恢復(fù)的重點(diǎn)。

3 Hippo信號通路參與心肌肥厚

心臟急性壓力超負(fù)荷可過度激活內(nèi)源性YAP，YAP敲除小鼠在主動脈縮窄術(shù)(TAC)1周后表現(xiàn)出心肌肥厚減少、心肌細(xì)胞凋亡增加、心肌細(xì)胞纖維化加劇和心功能惡化[19]。因此，心臟急性壓力超負(fù)荷急性期內(nèi)源性YAP可能介導(dǎo)了心肌肥厚及心肌細(xì)胞存活。Ikeda等[20-21]研究表明YAP過表達(dá)對心肌細(xì)胞無保護(hù)作用。通過高脂飲食誘導(dǎo)肥胖、2型糖尿病和高血壓等代謝綜合征小鼠模型，采用TAC形成長期(12周)心臟急性壓力超負(fù)荷，在心臟組織中可觀察到Y(jié)AP持續(xù)活化，但YAP通過YAP-TEAD1-抑瘤素M(OSM)正反饋機(jī)制可使心肌細(xì)胞去分化，促使心肌細(xì)胞收縮力減弱，導(dǎo)致心力衰竭。

心肌細(xì)胞的數(shù)量增加可導(dǎo)致核內(nèi)YAP上調(diào)引起的心臟肥厚。Tian等[22]研究表明，微小RNA(miRNA)302-367長期過表達(dá)抑制了Hippo信號通路上游激酶MST1和LATS2激活，促進(jìn)核內(nèi)YAP表達(dá)，誘導(dǎo)心肌細(xì)胞去分化和功能障礙。Monroe等[23]通過基因重編程誘導(dǎo)成年小鼠心肌細(xì)胞中YAP過表達(dá)，使心肌細(xì)胞部分接近于胎兒的增殖狀態(tài)，基因重編程小鼠較對照組左室室壁增厚，左室室腔減小，心肌細(xì)胞數(shù)量顯著增加，心肌細(xì)胞形態(tài)減小。

4 Hippo信號通路參與心臟纖維化

Hippo信號通路參與心臟纖維化的病變。在成纖維細(xì)胞中細(xì)胞外基質(zhì)促進(jìn)YAP核轉(zhuǎn)運(yùn)，機(jī)械性壓力可活化YAP，提高纖維介質(zhì)和細(xì)胞外基質(zhì)蛋白表達(dá)，形成纖維組織與YAP相互作用導(dǎo)致纖維化的正反饋回路[24]。Zhang等[25]研究表明，YAP與轉(zhuǎn)錄因子SMAD3結(jié)合促進(jìn)心臟結(jié)締組織生長因子表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)主要成分Ⅰ型和Ⅲ型膠原沉積，促進(jìn)心臟纖維化。心血管系統(tǒng)存在內(nèi)源性SO2生成系統(tǒng)，可以促進(jìn)血管擴(kuò)張，抑制炎性反應(yīng)，改善心血管系統(tǒng)的膠原重構(gòu)。給予糖尿病大鼠SO2，可減輕心肌纖維化，可能是通過抑制MST1改善細(xì)胞凋亡和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激[26]。

5 Hippo信號通路參與心肌梗死

Hippo信號通路可通過調(diào)節(jié)心肌梗死后炎性反應(yīng)和重構(gòu)，促進(jìn)心功能恢復(fù)。心肌梗死后心外膜中YAP與TEAD結(jié)合可促進(jìn)IFN-γ表達(dá)，促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)募集，在心肌受損后修復(fù)中起重要作用。成年小鼠心外膜如YAP/TAZ表達(dá)不足，受損心肌Treg及IFN-γ表達(dá)減少，心肌梗死后可出現(xiàn)嚴(yán)重心室纖維化和心包炎，而給予心肌梗死小鼠IFN-γ，可逆轉(zhuǎn)YAP/TAZ缺陷引起的Treg表達(dá)減少以及心肌纖維化，表明心外膜Hippo信號通路在心肌梗死恢復(fù)期適應(yīng)性免疫調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用[27]。給予新生小鼠Toll樣受體3(TLR3)配體可顯著提高心肌細(xì)胞糖酵解代謝、YAP活化以及心肌細(xì)胞增殖，其機(jī)制是糖酵解促進(jìn)LATS和腺苷酸激活蛋白激酶去磷酸化而失活，最終導(dǎo)致YAP核轉(zhuǎn)位并與TEAD結(jié)合調(diào)控miR-152表達(dá)，而miR-152通過抑制細(xì)胞周期抑制p27kip1和DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞增殖[28]。通過心肌細(xì)胞缺氧建立心肌梗死模型，心肌梗死后MST1的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)明顯升高，MST1缺失能降低心肌細(xì)胞炎性反應(yīng)，活化血紅素氧合酶-1，減少缺氧介導(dǎo)的心肌細(xì)胞死亡率。心肌梗死時激活Hippo信號通路通過抑制血紅素氧合酶-1促進(jìn)心肌細(xì)胞炎性反應(yīng)，提高心肌細(xì)胞活力，減少心肌梗死后炎性反應(yīng)，可為心肌梗死治療提供潛在靶點(diǎn)[29]。

6 小結(jié)

Hippo通路通過調(diào)控心肌細(xì)胞的增殖和凋亡，影響心肌損傷修復(fù)和心衰的發(fā)展。YAP作為Hippo通路的下游信號能介導(dǎo)心臟功能,可成為心臟疾病重要的潛在治療靶點(diǎn)，見圖1。心肌肥厚和心肌纖維化等心臟疾病目前尚無確切療效的治療藥物，新藥研發(fā)和miRNA干擾生物技術(shù)的發(fā)展可能是希望所在。

圖1 哺乳動物Hippo信號通路