周佳旭，金鈺瑩，高 歌，延光海，崔 弘

(1.延邊大學(xué)醫(yī)學(xué)院機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心， 2.吉林省過敏性常見疾病免疫與靶向研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 延吉 133002)

心血管疾病是指由于心血管和心臟病變而引起的一系列疾病。對人類健康的危害極為嚴(yán)重，尤其對于老年人來說，是名副其實(shí)的隱形殺手。1-磷酸鞘氨醇(sphingosine-1-phosphate，S1P)在多種心血管疾病中發(fā)揮廣泛有效的作用，參與疾病的發(fā)生發(fā)展過程，也能在疾病產(chǎn)生后起到治療和促進(jìn)恢復(fù)的作用，所以S1P在心血管疾病具有研究價(jià)值。

1 1-磷酸鞘氨醇

1.1 S1P概述S1P是鞘氨醇脂的代謝物，主要來源于紅細(xì)胞、血小板和內(nèi)皮細(xì)胞，能調(diào)控細(xì)胞的增殖、分化、遷移、凋亡、血管新生和炎癥等生命活動(dòng)。S1P作為第二信使調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度及其移動(dòng)，作用細(xì)胞膜上的S1P受體，調(diào)節(jié)粘附基因的表達(dá)以及激活單核細(xì)胞粘附內(nèi)皮細(xì)胞。S1P是血漿中的多效信號脂質(zhì)分子，與高密度脂蛋白(high-density lipoprotein，HDL)結(jié)合具有高親密性，是高密度脂蛋白中含量最高的脂質(zhì)成分[1]。鞘磷脂酶把鞘磷脂水解為神經(jīng)酰胺(ceramide，Cer)，神經(jīng)酰胺酶把神經(jīng)酰胺轉(zhuǎn)化為S1P的前體鞘氨醇(sphingosine，Sph)。鞘氨醇激酶1和2(SphK1，2)把Sph磷酸化生成S1P。S1P通過可逆去磷酸化和鞘氨醇化降解，或通過磷酸水解酶不可逆裂解成磷酸乙醇胺和十六烷基化合物被降解[2]。SphK是S1P合成的關(guān)鍵限速酶。S1P胞內(nèi)活性受SphK分布影響，SphK1和SphK2催化鞘氨醇產(chǎn)生S1P，抑制或敲除SphK1、2基因處理后，SphK1和SphK2對血液中S1P濃度的影響起相反作用，SphK1降低了血液中S1P濃度，而SphK2使血液中S1P濃度增加。

1.2 S1PRsS1PRs啟動(dòng)的信號屬于G蛋白偶聯(lián)受體超家族(G protein coupled receptors，GPCRs)，由G蛋白的偶聯(lián)受體介導(dǎo)，發(fā)揮多種生物效應(yīng)，共分5種S1PR1-5。S1PR1-3在人體大多數(shù)組織如心血管、神經(jīng)、肝臟和免疫系統(tǒng)中均有表達(dá)，S1PR4在淋巴組織中特異表達(dá)，S1PR5在神經(jīng)系統(tǒng)中特異表達(dá)[3]。信號分子與細(xì)胞表面的受體結(jié)合，以G蛋白為核心的信號傳遞系統(tǒng)把信息從胞外傳遞到胞內(nèi)，是細(xì)胞中最常見的信號傳遞方式。S1P通過與不同亞型的G蛋白偶聯(lián)，廣泛參與細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞功能調(diào)控，S1PR1能與Gi/o結(jié)合；S1PR2廣泛表達(dá)，能與Gi/o、Gs、Gq和G12/13；S1PR3能與Gq、Gi/o和G12/13蛋白結(jié)合；S1PR4和S1PR5能與Gs、Gq和G12/13結(jié)合。雖然S1P有細(xì)胞內(nèi)作用，但S1P主要是通過激活細(xì)胞膜S1PRs由自分泌或旁分泌方式來產(chǎn)生大部分生物效應(yīng)。在心臟中S1PR1-3主要表達(dá)[4]。

2 S1P對心血管系統(tǒng)的作用

2.1 影響血管內(nèi)皮細(xì)胞通透性和屏障作用S1P對血管內(nèi)皮細(xì)胞(endothelial cells，ECs)的作用，主要是調(diào)節(jié)血管張力及影響血管內(nèi)皮細(xì)胞的通透性和屏障功能。S1P結(jié)合S1PR1、3激活磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，AKT)促使內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)磷酸化起到舒血管和抑炎癥的作用。與S1PR1、3對內(nèi)皮細(xì)胞的保護(hù)作用相反，S1PR2激活小GTP結(jié)合蛋白(small GTP binding protein，Rho)/Rho相關(guān)卷曲螺旋形成蛋白激酶(Rho-associated coiled helices form protein kinases，Rock)和第10號染色體缺失性磷酸酶張力蛋白同源物基因(phosphatase and tensin homology deleted on chromosome ten，PTEN)通路抑制AKT磷酸化破壞粘附連接，增加細(xì)胞旁通透性。Rho、Rock和PTEN都是RAS相關(guān)的C3肉毒素底物1(Ras-associated C3 botulinum substrate 1，Rac1)的負(fù)調(diào)控因子，被S1PR2激活后會破壞S1PR1、3的屏障保護(hù)功能[5]。高血糖條件下，S1P表達(dá)增加，結(jié)合S1PR2誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙，拮抗S1PR2可激活PI3K/AKT信號通路抑制NO的產(chǎn)生，恢復(fù)S1P誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能損傷。S1PR1、3通過AKT/糖原合成激酶3β(glycogen synthesis kinase-3β，GSK-3β)信號通路導(dǎo)致線粒體凋亡在逆轉(zhuǎn)高糖誘導(dǎo)的ECs損傷中表現(xiàn)為活性氧減少、NO增加和形態(tài)發(fā)生逆轉(zhuǎn)[6]。以上結(jié)果表明S1P結(jié)合S1PR1、3對EC調(diào)控與S1PR2具有相反的作用，增強(qiáng)S1PR1、3，拮抗S1PR2的作用達(dá)到最優(yōu)的血管內(nèi)皮完整性和通透性保護(hù)和抑制炎癥的作用。

2.2 影響血管平滑肌細(xì)胞遷移和增殖S1P在血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cells，VSMCs)中的主要作用是影響血管平滑肌細(xì)胞的遷移和增殖。S1P結(jié)合S1PR1表達(dá)響應(yīng)血管緊張素II(angiotensin II，Ang II)通過H2O2介導(dǎo)的APE/Ref1易位，H3組蛋白乙?；兔撪堰?apurinic/apyrimidinic endonuclease，APE)/脫嘧啶核酸內(nèi)切酶/氧化還原因子-1(redox factor-1，Ref-1)在S1PR1啟動(dòng)子上的結(jié)合增加，誘導(dǎo)的VSMCs遷移和血管新生內(nèi)膜形成[7]。Kerage等[8]發(fā)現(xiàn),eNOS-KO和抑制組的S1P組小鼠的動(dòng)脈中被破壞的程度與WT小鼠相似，S1P結(jié)合S1PR2、3介導(dǎo)血管收縮，通過介導(dǎo)血管壁內(nèi)NO依賴的PI3K/AKT信號通路促使eNOS磷酸化，降低NO的含量抑制血管炎癥反應(yīng)和平滑肌增殖。S1P結(jié)合S1PR3增強(qiáng)Rac1活性，增加了VSMCs的遷移能力；而結(jié)合S1PR2通過激活Rho/Rock途徑抑制Rac1活性，導(dǎo)致VSMCs功能的顯著降低。HDL攜帶的S1P通過S1PR3介導(dǎo)主動(dòng)脈和血管中NO依賴的擴(kuò)張引起血管發(fā)生和內(nèi)皮保護(hù)，抑制VSMCs的遷移，對心肌缺血再灌注損傷有保護(hù)作用。S1PR1促遷移，S1PR3既有促進(jìn)也有抑制作用，確定S1PR3抑制作用的靶點(diǎn)，通過S1PR2、3作用降低NO含量抑制VSMCs遷移和增殖能有效的對抗心血管疾病。

3 S1P與心血管疾病

3.1 S1P與動(dòng)脈粥樣硬化動(dòng)脈粥樣硬化(atherosis，AS)是指動(dòng)脈病變發(fā)展到足以阻塞動(dòng)脈腔的黃色粥樣脂質(zhì)，導(dǎo)致動(dòng)脈所供應(yīng)的組織或器官缺血或壞死。在AS中，HDL能發(fā)揮促進(jìn)血管內(nèi)皮功能和心臟保護(hù)作用，S1P與HDL結(jié)合促進(jìn)S1PR1-β-抑制素2復(fù)合物的形成，降低腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)，伴促炎因子核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear transcription factor-κB，NF-κB)和ICAM-1的水平抑制巨噬細(xì)胞凋亡，減少動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成，發(fā)揮抵抗AS的作用[9]。Euerborn等[10]發(fā)現(xiàn)的HDL-S1P通過S1PR2/S1PR3信號通路激活轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription，STAT3)，促進(jìn)survivin表達(dá)，從而抑制巨噬細(xì)胞凋亡，起到保護(hù)AS作用。S1P結(jié)合S1PR2激活G12/13，NF-κB增加ICAM-1/VCAM-1表達(dá)促進(jìn)炎癥反應(yīng)抑制血管平滑肌生長和遷移，發(fā)揮抗AS的作用。敲S1PR2后IL-1β，IL-18水平升高，能刺激血管VSMCs向內(nèi)皮遷移，誘導(dǎo)AS產(chǎn)生。但是最近的研究發(fā)現(xiàn)，S1P對AS并不是完全的保護(hù)作用，與白蛋白結(jié)合的S1P通過S1PR2/Rho/Rock/NF-κB途徑增加纖溶酶原激活抑制劑1的表達(dá)，促進(jìn)AS[11]，打破了傳統(tǒng)S1P對AS僅有保護(hù)作用的觀念，深入研究S1P相關(guān)NF-κB達(dá)到最有效的治療方式。

3.2 S1P與心肌缺血與再灌輸損傷心肌缺血與再灌輸損傷(ischemia/reperfusion，I/R)中缺血是指冠狀動(dòng)脈供血減少，導(dǎo)致心肌的缺血。再灌輸損傷是指缺血的心肌阻塞又重新暢通時(shí)呈現(xiàn)更加嚴(yán)重的病理反應(yīng)。S1P是心肌缺血預(yù)處理的重要內(nèi)源性保護(hù)因子，S1P信號傳導(dǎo)過程涉及線粒體功能障礙下調(diào)、凋亡組裝以及再灌注損傷補(bǔ)救激酶(reperfusion injury recovery kinase，RISK)和生存活化因子(survival activating factor，SAFE)促生存途徑，這兩種途徑分別涉及信號傳感器和STAT3、AKT的激活。它還調(diào)節(jié)內(nèi)皮功能障礙和免疫細(xì)胞行為，以控制缺血/再灌注損傷部位的血管滲透性和免疫細(xì)胞浸。Deshpande等[12]通過研究S1P介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)損傷的促生存途徑，發(fā)現(xiàn)該途徑能減少抗血友病因子(antihemophilic factor，AHF)水平，對心臟血管屏障損傷有改善作用。Yung等[13]研究發(fā)現(xiàn)，S1P通過與Gα13的偶聯(lián)激活RhoA及其下游效應(yīng)物PKD，S1P治療減少了野生型(WT)心臟缺血/再灌注引起的梗死面積，在S1PR3-KO和抑制劑組小鼠心臟中發(fā)現(xiàn)保護(hù)作用被取消，證明了S1PR3對S1P介導(dǎo)的體外I/R損傷的心臟保護(hù)作用。目前在I/R的研究通過S1PRs的作用還尚待發(fā)掘，后續(xù)研究應(yīng)繼續(xù)在S1PRs-KO水平上進(jìn)行研究。

3.3 S1P與心肌梗死心肌梗死(myocardial infarction，MI)是冠狀動(dòng)脈閉塞，血流中斷，使部分心肌因嚴(yán)重的持久性缺血而發(fā)生局部壞死。脂肪源間充質(zhì)干細(xì)胞的外泌體通過促進(jìn)M2型巨噬細(xì)胞極化下調(diào)MI誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，同時(shí)外泌體抑制MI誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡和纖維化。Ohkura等[14]研究發(fā)現(xiàn)，S1P/S1PR1介導(dǎo)外泌體通過負(fù)調(diào)控炎癥、抑制心肌凋亡和纖維化參與了MI后的心臟保護(hù)。下調(diào)S1PR1可抑制M2型巨噬細(xì)胞極化，導(dǎo)致白細(xì)胞介素1β(interleukin 1β，IL1β)、6、10，TNF-α，干擾素-γ(interferon-γ，IFN-γ)炎癥因子上調(diào)，促進(jìn)M1型巨噬細(xì)胞極化和NF-κB上調(diào)。S1P結(jié)合S1PR1促進(jìn)M2型巨噬細(xì)胞的極化，減輕炎癥反應(yīng)；介導(dǎo)轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-beta，TGF-β)/Smad信號通路抑制M2型巨噬細(xì)胞的極化。S1P預(yù)處理可顯著增強(qiáng)脂肪組織來源的間充質(zhì)干細(xì)胞(adipose tissue-derived mesenchymal stem cells，AT-MSCs)的遷移和抗凋亡作用。Chen等[15]研究發(fā)現(xiàn)，AT-MSCs中S1P結(jié)合S1PR2通過激活ERK1/2-MMP-9促進(jìn)AT-MSCs遷移，通過激活A(yù)KT抑制AT-MSCs凋亡，，發(fā)揮對MI的保護(hù)作用。Deng等[16]在I/R實(shí)驗(yàn)中，缺失S1PR2和S1PR3增加了梗死面積S1PR3-KO心臟缺血后功能恢復(fù)減弱，梗死面積比例增加，證實(shí)了該受體的心臟保護(hù)作用。缺血前血管內(nèi)給藥S1P使WT和S1PR3-KO心臟心功能恢復(fù)惡化并增加梗死面積，盡管S1PR3缺乏可減弱冠狀動(dòng)脈灌注。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了S1P在心肌中具有相反的作用：從缺血心肌釋放的S1P具有心臟保護(hù)作用，而通過冠狀循環(huán)作用的S1P則對心臟有害，提示我們在MI的治療中，綜合考慮S1P的來源和作用，以及M2型巨噬細(xì)胞的極化，增強(qiáng)保護(hù)作用，減少對心臟的損害。

Fig 1 S1P metabolism and function of S1P combining S1PRs involved in cardiovascular diseases (CVD)

3.4 S1P與心肌纖維化心肌纖維化(myocardial fibrosis，MF)，是由中到重度的冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性狹窄引起心肌纖維持續(xù)性或反復(fù)加重的心肌缺血缺氧所致。T細(xì)胞中S1P結(jié)合S1PR1對MF和心功能具有雙重作用：在正常生理?xiàng)l件下，外周存在T細(xì)胞是維持心臟膠原穩(wěn)態(tài)所必需的，而在慢性病理?xiàng)l件下，T細(xì)胞通過激活促纖維化信號增強(qiáng)膠原沉積。TGF-β表達(dá)在S1PR1-KO小鼠糖尿病心臟中受到抑制，內(nèi)源性S1P/S1PR1軸能促進(jìn)TGF-β1的產(chǎn)生，誘導(dǎo)MF產(chǎn)生。Magaye等[17]研究發(fā)現(xiàn)，外源性二氫鞘氨醇(dihydrosphingosine，dhSph)顯著減少TGF-β刺激的膠原合成，dhSph對Smad2和AKT磷酸化來減少膠原合成。而在TGF-β存在的情況下，dhSph的膠原減少作用是不明顯的，并且可以歸因于在新生合成途徑中增加的鞘脂，如二氫1-磷酸鞘氨醇(dihydrosphingosine-1-phosphate，dhS1P)。與需要APOM的S1P相比，dhS1P能夠以非特異性方式與血漿中的HDL結(jié)合。細(xì)胞外dhS1P通過JAK/STAT-基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑1(matrix metalloproteinase tissue inhibitor 1，TIMP1)信號通路增加了STAT1、3蛋白的磷酸化水平，促進(jìn)TGF-β和TIMP1表達(dá)的增加。增加心肌成纖維細(xì)胞中的膠原合成，從而導(dǎo)致MF，與S1P/S1PR1信號產(chǎn)生的作用相反[18]。在體外，抑制PI3K可減少dhS1P誘導(dǎo)的心肌成纖維細(xì)胞中的膠原合成。抑制PI3K/AKT-mTOR信號通路導(dǎo)致COLlA1和TGF-β的翻譯受損，并抑制TIMP1的轉(zhuǎn)錄和翻譯。在心肌細(xì)胞中，PI3K抑制通過降低α-SMA的表達(dá)，以及GSK-3β表達(dá)，抑制蛋白質(zhì)翻譯，增加ECM的降解而具有抗增殖和抗纖維化作用[19]。S1P介導(dǎo)的TGF-β和AKT是纖維化的研究中非常經(jīng)典的，現(xiàn)最新研究的S1P前體dhS1P在MF相關(guān)研究表現(xiàn)更佳，可以更深入探索dhS1P的作用。

3.5 S1P與心肌重塑心肌重塑(myocardial remodeling，MR)，是指心肌細(xì)胞、非心肌細(xì)胞及細(xì)胞外基質(zhì)在基因表達(dá)改變的基礎(chǔ)上所發(fā)生的變化，使心臟的結(jié)構(gòu)、代謝和功能改建的過程。根據(jù)心肌梗死的階段和心肌細(xì)胞類型的不同，S1P對MR調(diào)控有雙重作用，早期起心臟保護(hù)作用，后期促M(fèi)R。TGF-β刺激S1P使膠原蛋白含量上升，加快重塑。在重塑過程中，S1PR1發(fā)揮促進(jìn)作用，產(chǎn)生Ang II、IL-6，并且增加心肌內(nèi)膠原的積累沉積。Deng等[20]研究發(fā)現(xiàn)，在心肌梗死后，心臟S1P增加，這是由于SphK1和S1PR1上調(diào)所致，在心肌梗死后4周，SphK1/S1P/S1PR1信號通路增加，SphK1抑制劑對S1P抑制改善了心功能不全。Ouyang等[21]發(fā)現(xiàn)，SphK1/S1P/S1PR1信號通路能激活心肌細(xì)胞的促炎癥反應(yīng)，NF-κB，信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和STAT3、IL-6、TNF-α，以及重塑基因心鈉肽、腦鈉肽、肌球蛋白重鏈上調(diào)，引起心肌梗死后慢性心臟炎癥的發(fā)生。使用S1PR1調(diào)節(jié)劑FTY720對S1PR1的全身抑制可以減少心肌梗死后的白細(xì)胞浸潤，能夠拮抗心肌梗死后心功能障礙和保護(hù)心肌的重塑。綜上所述，確保S1P在心肌重塑早期發(fā)揮保護(hù)作用，抑制SphK1/S1P/S1PRs軸在MR的治療中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，對該軸下游的研究具有重大價(jià)值。

3.6 S1P與血管新生血管新生(angiogenesis)是指從已有的毛細(xì)血管或血管后靜脈發(fā)展而形成新的血管，血管新生是促血管形成因子和抑制因子相互協(xié)調(diào)作用的過程。Yao等[22]的研究表明，S1P在血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)水平較低時(shí)能誘導(dǎo)血管新生，說明激活S1PR1信號會抑制VEGF的產(chǎn)生，S1PR1信號的缺乏會導(dǎo)致局部組織缺氧，增強(qiáng)VEGF的產(chǎn)生和VEGF依賴的內(nèi)皮增殖和發(fā)芽血管新生，在當(dāng)VEGF通路抑制與S1PR1結(jié)合時(shí)，血管新生和血管密度顯著降低。VEGF刺激內(nèi)皮細(xì)胞可導(dǎo)致細(xì)胞上的S1PR1過表達(dá)，并在離體動(dòng)脈中增強(qiáng)S1P介導(dǎo)的血管舒張和eNOS磷酸化，促進(jìn)毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的生存和血管新生。Jin等[23]研究發(fā)現(xiàn)，HDL中S1P通過S1PR3依賴性上調(diào)和VEGFR2的激活誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移和管形成的調(diào)節(jié)促進(jìn)血管新生，S1PR1抑制使血管對VEGFR2抑制更加敏感，使血管更加依賴于VEGF信號，以提高血管對VEGFR靶向的敏感性。Zahra等[24]研究發(fā)現(xiàn)，VEGF和S1P激活RhoA參與細(xì)胞增殖、遷移和血管的形成。敲除RhoA減弱了VEGF和S1P誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞增殖，以及誘導(dǎo)細(xì)胞遷移和血管的形成。在血管新生中，VEGF扮演著重要的角色，S1P可通過VEGF內(nèi)皮細(xì)胞增殖，遷移和管形成促心血管新生在心血管疾病的治療中是重要的，包括心肌梗死、缺血、動(dòng)脈粥樣硬化都需要新血管形成進(jìn)行修復(fù)，進(jìn)一步研究血管新生發(fā)掘心血管疾病治療的新方法。

4 展望

隨著S1P和其受體的作用不斷被發(fā)現(xiàn)，我們對其生物學(xué)的了解正在迅速加深，S1P作為動(dòng)態(tài)平衡和發(fā)病機(jī)制的強(qiáng)大的調(diào)節(jié)系統(tǒng)越來越受到重視。在心血管疾病的治療中，S1P能發(fā)揮廣泛有效的作用，特別是FTY720已經(jīng)被批準(zhǔn)用于復(fù)發(fā)性多發(fā)性硬化癥的治療，S1P的藥物對于心血管疾病的研究是具有價(jià)值的，介入S1P信號通路的調(diào)控可為治療心血管疾病提供新思路。在已知的研究中發(fā)現(xiàn)S1P在心血管疾病中調(diào)節(jié)作用是多方面的，S1PRs的多樣性、差異表達(dá)和細(xì)胞特異性，使我們要考慮更多問題，怎樣去聯(lián)系它們之間的關(guān)系，構(gòu)建更加龐大的治療體系。更深入的研究S1P的作用調(diào)節(jié)機(jī)制，進(jìn)一步研究和探索S1P家族，可以在心血管領(lǐng)域獲得更高的臨床治療價(jià)值。