張好東，王文娟，裴瑛，寇城坤，王瓊英，余靜

蘭州大學(xué)第二醫(yī)院高血壓中心，蘭州730000

心血管疾病已成為全球發(fā)病率最高的疾病之一，是威脅人類健康的一大殺手。心臟內(nèi)的免疫細(xì)胞在心肌損傷后迅速激活，引發(fā)針對心臟的持續(xù)性自身免疫反應(yīng)[1]。Ras同源家族成員A(RhoA)屬于RhoGTP亞家族蛋白，其能夠激活下游的ROCK激酶，進(jìn)而影響細(xì)胞分子的生成與分泌，并產(chǎn)生相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)，這一系列反應(yīng)構(gòu)成RhoA/ROCK信號通路。研究發(fā)現(xiàn)，RhoA依賴性信號傳導(dǎo)對于免疫細(xì)胞的激活至關(guān)重要，并且在心肌細(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和受體激活中發(fā)揮重要作用[2]。因此，對RhoA/ROCK信號通路與免疫細(xì)胞之間的作用機(jī)制進(jìn)行深入了解，對于心臟疾病的治療尤為重要。本文就RhoA/ROCK信號通路通過調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答在心肌損傷中的潛在意義綜述如下。

1 RhoA/ROCK信號通路的生物學(xué)結(jié)構(gòu)及作用

1.1 生物學(xué)結(jié)構(gòu) RhoGTP酶是小分子鳥苷酸三磷酸酶Ras超家族的成員之一，目前已被發(fā)現(xiàn)的20多種RhoGTP酶中，RhoA、RhoB、RhoC、Rac1、Rac2、Rac3、Cdc42等較為經(jīng)典。RhoA是Rho蛋白家族中目前為止研究最為透徹的成員,其本質(zhì)為單體G蛋白，結(jié)構(gòu)序列相對保守,可活化多種上游刺激信號,包括血小板源性生長因子(PDGF)、血管緊張素Ⅱ以及內(nèi)皮素等。ROCK又稱Rho激酶，是分子質(zhì)量為160 kDa的蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶,與Rho蛋白共同參與調(diào)節(jié)平滑肌細(xì)胞的黏附、遷移、增殖和分化[3]。ROCK家族分為ROCK1(具有1 354個氨基酸，位于18號染色體上)和ROCK2(具有1 388個氨基酸，位于2號染色體上)兩個亞型，其氨基酸序列是由氨基端激酶催化結(jié)構(gòu)域(RBD)結(jié)合Rho結(jié)構(gòu)域的螺旋區(qū)域以及富含半胱氨酸的羧基端PH結(jié)構(gòu)域形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)共同組成。研究顯示，這二種亞型的氨基酸序列約有65%的同源性，ROCK1和ROCK2在全身組織中廣泛表達(dá)，ROCK1的表達(dá)在肝、肺、腎、脾和睪丸中居多,而ROCK2則在腦、心臟和肌肉中居多[4]。

1.2 生物學(xué)作用 Rho蛋白家族主要受GTP酶激活蛋白(GAP)和鳥苷酸交換因子(GEF)共同參與調(diào)節(jié)，表現(xiàn)為當(dāng)信號激活時，GEFs分子催化核苷酸，使RhoGTP酶由結(jié)合GDP狀態(tài)轉(zhuǎn)換為結(jié)合GTP狀態(tài)，導(dǎo)致RhoGTP酶激活。相反，GAPs刺激GTP水解，導(dǎo)致RhoGTP酶失活。因此，RhoA可通過在活性GTP結(jié)合狀態(tài)/非活性GDP結(jié)合狀態(tài)之間相互轉(zhuǎn)換，充當(dāng)“分子開關(guān)”的作用，從而在心肌細(xì)胞表面靶蛋白或細(xì)胞骨架中發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)[5]。

RhoA/ROCK信號通路中，RhoA與GTP結(jié)合激活下游ROCK,并進(jìn)一步磷酸化ROCK下游底物。目前發(fā)現(xiàn)ROCK最主要的作用底物有肌球蛋白輕鏈(MLC)、肌球蛋白磷酸酶(MLCP)的肌球蛋白結(jié)合亞單位(MYPT1)，ROCK與MLC結(jié)合可直接使MLC磷酸化并抑制MLCP活性，大量MLC磷酸化激動肌球蛋白，從而調(diào)控細(xì)胞骨架[6]。

此外，RhoA/ROCK信號通路在心血管系統(tǒng)中還具有如下生理特點：①減少血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌一氧化氮，使血管平滑肌對Ca2+的敏感性增加，誘發(fā)血管平滑肌細(xì)胞收縮[7]；②促進(jìn)巨噬細(xì)胞分化，加速動脈粥樣硬化的進(jìn)展[8]；③既可啟動炎癥反應(yīng)又可促進(jìn)炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致炎癥因子大量聚集，加重心肌缺血損傷[9]。

2 RhoA/ROCK信號通路在免疫細(xì)胞中的作用

免疫系統(tǒng)根據(jù)其免疫識別的機(jī)制和受體不同可分為先天免疫系統(tǒng)和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)。先天免疫系統(tǒng)通過模式識別受體激活，包括炎癥細(xì)胞因子的釋放和先天免疫細(xì)胞如巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞及粒細(xì)胞進(jìn)入機(jī)體組織而發(fā)揮生物學(xué)作用。適應(yīng)性免疫系統(tǒng)與先天性免疫系統(tǒng)相反，它通過獲得病原體特異性受體來建立“免疫記憶”，還具有體液和細(xì)胞成分，可以與先天免疫系統(tǒng)相互作用[10]。RhoA是一種普遍表達(dá)的小GTP酶，不僅在重塑細(xì)胞骨架中充當(dāng)分子開關(guān)，還可響應(yīng)從先天性和適應(yīng)性免疫細(xì)胞釋放的趨化因子、細(xì)胞因子和生長因子而被激活，在免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。

2.1 先天性免疫細(xì)胞 先天性免疫細(xì)胞主要分為巨噬細(xì)胞、樹突細(xì)胞及粒細(xì)胞。巨噬細(xì)胞通過清除凋亡細(xì)胞以維持組織穩(wěn)態(tài)，存在于不同組織中的巨噬細(xì)胞根據(jù)其所處環(huán)境的變化形成不同的巨噬細(xì)胞亞型，如M1巨噬細(xì)胞和M2巨噬細(xì)胞。M1巨噬細(xì)胞主要參與促炎反應(yīng)，產(chǎn)生促炎相關(guān)因子如白細(xì)胞介素(IL)6、IL-12和腫瘤壞死因子(TNF)；而M2巨噬細(xì)胞主要參與抗炎反應(yīng)。在機(jī)體感染時，巨噬細(xì)胞首先極化為促炎M1表型，以協(xié)助宿主對抗病原體；隨后，巨噬細(xì)胞極化形成對M2表型的抗炎反應(yīng)并修復(fù)組織損傷[11]。

研究顯示，巨噬細(xì)胞遷移需要RhoGTP酶的活性，RhoGTP酶是肌動蛋白細(xì)胞骨架組織和細(xì)胞運動的重要調(diào)節(jié)因子，其中Cdc42、Rac1、RhoA和RhoB的研究最為深入。游走巨噬細(xì)胞具有極性，可出現(xiàn)頭部和尾部，頭部又可出現(xiàn)絲狀偽足和板狀偽足，從而引導(dǎo)巨噬細(xì)胞的定向游走。RhoA的缺失可抑制巨噬細(xì)胞尾部回縮，但增加了其遷移速度。此外，當(dāng)表面整合素表達(dá)減少時，RhoB的缺失會損害原代小鼠骨髓巨噬細(xì)胞(BMM)的黏附并抑制其遷移。RhoA和RhoB共同缺失時會顯著改變靜息BMM的形態(tài)使其變?yōu)樾菭钚螒B(tài)，在趨化遷移過程中，共同缺失的細(xì)胞以比單個缺失細(xì)胞更快的速度移動[12]。與RhoA、RhoB同為RhoGTP酶的Rac和Cdc42也是巨噬細(xì)胞遷移的重要參與者，局部Cdc42信號傳導(dǎo)與趨化遷移過程中的導(dǎo)向細(xì)胞有關(guān)，而Rac對偽足形成來說必不可少[13-14]。

未成熟樹突細(xì)胞的遷移取決于兩個主要的肌動蛋白池，即位于細(xì)胞后部的后部的RhoA-mDia1依賴性肌動蛋白池(有助于樹突細(xì)胞向前遷移)及位于前端的Cdc42-Arp2/3依賴的肌動蛋白池(促進(jìn)抗原捕獲但限制了遷移)。在樹突細(xì)胞成熟過程中，細(xì)胞前沿的Cdc42-Arp2/3依賴性肌動蛋白顯著減少，成熟后的樹突細(xì)胞主要通過RhoA-mDia1依賴性運動模式進(jìn)行趨化遷移[15]。鼠樹突細(xì)胞中MYO9B基因的缺乏可導(dǎo)致RhoA信號傳導(dǎo)活性升高以及Rho靶蛋白cofilin失活，提示MYO9B可能成為樹突細(xì)胞中Rho/RhoA效應(yīng)器Rho激酶/LIM域激酶信號通路的負(fù)關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，以誘導(dǎo)適應(yīng)性免疫應(yīng)答[16]。

粒細(xì)胞遷移也需要Rac和RhoA的參與。Rac1可調(diào)節(jié)尾足類動物中的中性粒細(xì)胞Rho活性，從而調(diào)節(jié)肌球蛋白Ⅱ介導(dǎo)的粒細(xì)胞收縮性。研究發(fā)現(xiàn)，Rac1和Rac2雙缺陷小鼠獲得的粒細(xì)胞特征可表現(xiàn)為RhoA的活性減弱[17]。此外，Cdc42和RhoA均可調(diào)節(jié)磷酸酶和張力蛋白同源物的時空活性，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移的方向[18]。由上可見，RhoA/ROCK信號通路對于先天性免疫細(xì)胞的激活和遷移至關(guān)重要。一般來說，后端的RhoA上調(diào)和免疫細(xì)胞前緣的RhoA抑制有助于細(xì)胞定向遷移。因此，在空間和時間層面上嚴(yán)格控制RhoA/ROCK信號通路可調(diào)控免疫系統(tǒng)，以發(fā)揮有效的免疫應(yīng)答。

2.2 適應(yīng)性免疫細(xì)胞 適應(yīng)性免疫細(xì)胞一般包括T淋巴細(xì)胞及B淋巴細(xì)胞，這些免疫細(xì)胞中RhoA的表達(dá)同樣受空間和時間方式的高度控制。RhoA的激活與T淋巴細(xì)胞受體(TCR)相關(guān),TCR可以識別其他細(xì)胞表面的主要組織相容性復(fù)合體及抗原復(fù)合物，進(jìn)而誘導(dǎo)下游的多種信號通路，增強(qiáng)其他免疫細(xì)胞的協(xié)同刺激和促炎作用[19]。T淋巴細(xì)胞通過組織細(xì)胞外基質(zhì)進(jìn)行遷移，需要激活膠原蛋白受體盤狀結(jié)構(gòu)域受體1(DDR1)誘導(dǎo)的RhoA/ROCK/ERK信號通路從而發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)[20]。研究發(fā)現(xiàn)，RhoA缺乏會抑制輔助性T淋巴細(xì)胞(Th)2和Th17細(xì)胞分化，但對Th1、誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞(iTreg)和天然調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞(nTreg)分化沒有影響。而Cdc42可抑制Th1和Th17細(xì)胞的分化，但促進(jìn)Th2和iTreg細(xì)胞的分化以及nTreg細(xì)胞的穩(wěn)定性[21]。

RhoA也是B淋巴細(xì)胞活化的重要調(diào)節(jié)劑，其能夠以高親和力結(jié)合蛋白抗原來觸發(fā)B淋巴細(xì)胞受體(BCR)從而激活BCR相關(guān)的脾酪氨酸激酶，后者能夠通過B淋巴細(xì)胞接頭蛋白反過來激活在轉(zhuǎn)化生長因子β受體及表皮生長因子受體的下游發(fā)揮重要作用的Vav2，具體表現(xiàn)為一方面刺激Rac和Cdc42，另一方面激活RhoA[22]。此外，活性RhoA可通過對肌動蛋白切斷蛋白cofilin的影響來限制BCR的遷移，從而干擾TOLL樣受體配體，增強(qiáng)BCR信號傳導(dǎo)的能力[23]。由上可見，RhoA/ROCK信號通路的激活可以影響適應(yīng)性免疫細(xì)胞的遷移和刺激能力。

3 RhoA/ROCK信號通路調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答在心肌損傷中的作用

心肌細(xì)胞損傷時，會釋放帶有危險相關(guān)分子模式的危險信號，這些信號被模式識別受體識別，并由特定的免疫細(xì)胞和心肌細(xì)胞表達(dá)。在受損的心肌組織中，M1巨噬細(xì)胞具有清除壞死組織的能力，當(dāng)吞噬凋亡細(xì)胞時，巨噬細(xì)胞釋放抗炎細(xì)胞因子，促進(jìn)巨噬細(xì)胞群向修復(fù)表型轉(zhuǎn)變，這有助于抑制炎癥損傷并改善心臟重塑。M2巨噬細(xì)胞則可抑制CD4+T淋巴細(xì)胞和粒細(xì)胞活性，從而改善心功能。有學(xué)者使用心肌球源性細(xì)胞進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)浸潤的巨噬細(xì)胞可以在缺血心臟中獲得心肌保護(hù)表型，并通過激活心肌細(xì)胞中的抗凋亡程序來減輕心肌損傷的程度[24]。T淋巴細(xì)胞在改善心肌損傷中也發(fā)揮著重要作用，研究顯示，調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞可以減少受損心臟中促炎細(xì)胞的浸潤并防止心力衰竭的發(fā)生。多項研究表明，RhoA依賴性信號傳導(dǎo)對于有效的免疫細(xì)胞激活以及心肌細(xì)胞中危險信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)揮著重要作用。RhoA信號通路可參與巨噬細(xì)胞的極化，介導(dǎo)樹突細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞之間的相互作用，促進(jìn)促炎和抗炎表型的重塑，進(jìn)而參與心臟功能障礙的的發(fā)生發(fā)展。LIU等[25]研究發(fā)現(xiàn)，RhoA的缺失會下調(diào)巨噬細(xì)胞中CX3CR1/CX3CL1信號傳導(dǎo)，抑制巨噬細(xì)胞浸潤，阻止血管閉塞，消除小鼠心臟同種異體移植物的慢性排斥。因此，RhoA/ROCK信號通路的激活可以調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)以發(fā)揮保護(hù)心肌損傷的作用。

綜上所述，心肌損傷的發(fā)生發(fā)展及轉(zhuǎn)歸需要心肌細(xì)胞及先天性、適應(yīng)性免疫細(xì)胞的共同參與，其中涉及細(xì)胞內(nèi)多種信號的傳導(dǎo)，RhoA是關(guān)鍵介質(zhì)之一。RhoA/ROCK信號通路在免疫系統(tǒng)中的激活及RhoA依賴性下游信號的傳導(dǎo)在心肌細(xì)胞和免疫細(xì)胞中均起著重要作用，然而其具體機(jī)制尚不明確。此外，Rho/ROCK信號通路在不同組織細(xì)胞中的不同作用、Rho/ROCK信號通路抑制劑及其針對靶點不同而導(dǎo)致的不同生理功能影響等都需要進(jìn)一步闡明。隨著對RhoA/ROCK信號通路的深入研究，相信其未來一定能為心肌損傷的臨床診療提供新的高效途徑。