王彩霞,汪英男

(1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué) 心血管內(nèi)科,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010107;2.烏蘭察布市中心醫(yī)院 老年醫(yī)學(xué)科,內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012099)

心肌纖維化(myocardial fibrosis,MF)是許多心血管疾病終末期不可避免的病理過程,其特征為成纖維細(xì)胞過度增殖和細(xì)胞外基質(zhì)成分異常沉積[1]。MF可引起心室僵硬、順應(yīng)性降低、收縮力減弱和傳導(dǎo)異常,其已被證實(shí)可導(dǎo)致心力衰竭、心肌梗死、心律失常、肥厚型心肌病[2]、嚴(yán)重的心功能不全、心源性猝死[3]。

內(nèi)皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(endothelial-to-mesenchymal transition,EndMT)是指內(nèi)皮細(xì)胞在病理刺激作用下向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的過程,其調(diào)節(jié)胚胎的發(fā)育以及參與腫瘤的侵襲遷移[4],參與動脈粥樣硬化、心肌梗死和肺動脈高壓等各種心血管疾病的病理生理過程[5-6]。有研究表明EndMT在MF的病理及生理過程中也起著重要作用[7]。因此,抑制EndMT可能是改善MF的新靶點(diǎn)。

1 EndMT概述

最新研究表明,內(nèi)皮細(xì)胞不僅在生理?xiàng)l件下,也可以在炎癥、缺氧、高糖等病理刺激下轉(zhuǎn)化為EndMT。在這個(gè)過程中,內(nèi)皮細(xì)胞的基因表達(dá)、形態(tài)和功能方面均發(fā)生明顯的改變[8]:內(nèi)皮細(xì)胞的標(biāo)志蛋白表達(dá)降低,如血管鈣黏蛋白和血小板-內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子等;而間質(zhì)細(xì)胞的標(biāo)志蛋白表達(dá)升高,如成纖維細(xì)胞特異性蛋白 1、α-平滑肌肌動蛋白以及波形蛋白等;細(xì)胞增殖和遷移能力增強(qiáng)并分泌大量膠原蛋白,最終血管內(nèi)皮細(xì)胞失去鵝卵石樣外形逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗笮?且伸出偽足[9]。

圖1 EndMT過程

2 EndMT與心臟發(fā)育

EndMT最早是由Johannes[10]在研究早期胚胎發(fā)育和分化時(shí)發(fā)現(xiàn)的。有研究表明EndMT在胚胎心臟瓣膜形成和血管發(fā)育方面起重要作用,心內(nèi)膜細(xì)胞發(fā)生EndMT產(chǎn)生瓣膜祖細(xì)胞,是形成心臟瓣膜所必需的;心外膜發(fā)生EndMT是心肌生長和冠狀血管形成所必需的[11-12]。轉(zhuǎn)錄因子Sox7通過 Wnt4-Bmp2 信號軸調(diào)節(jié) EndMT 過程,Sox7缺陷嚴(yán)重影響了心臟發(fā)育過程中的EndMT,導(dǎo)致房室墊及心內(nèi)膜發(fā)育異常,進(jìn)而導(dǎo)致先天性心臟病的發(fā)生[13]。此外,在心臟胚胎發(fā)育過程中NADPH氧化酶2缺乏會導(dǎo)致心內(nèi)膜墊中 EndMT的發(fā)生率降低,導(dǎo)致間隔及瓣膜結(jié)構(gòu)異常[14]。

3 EndMT與MF

MF時(shí)成纖維細(xì)胞過度增殖,而大約30%的成纖維細(xì)胞來源于內(nèi)皮細(xì)胞的EndMT[15]。在EndMT過程中,內(nèi)皮細(xì)胞極性消失,細(xì)胞間連接蛋白分解,細(xì)胞侵襲和遷移能力增強(qiáng),這加快了內(nèi)皮細(xì)胞向成纖維細(xì)胞的轉(zhuǎn)化,而活化的成纖維細(xì)胞向心臟和血管周圍的組織分泌過多的細(xì)胞外基質(zhì),導(dǎo)致膠原蛋白過度沉積,膠原蛋白的積累會損害心肌結(jié)構(gòu),導(dǎo)致心室重塑和MF[16]。在多種嚙齒動物模型中,EndMT已被證明是MF的關(guān)鍵機(jī)制,當(dāng)MF程度較低時(shí),EndMT的發(fā)生率降低。Kong等[17]報(bào)道,在EndMT過程中,成纖維細(xì)胞增加,Ⅰ型和Ⅲ型膠原蛋白的合成也相應(yīng)增加,促進(jìn)了MF過程,這說明EndMT與纖維化過程中膠原蛋白和成纖維細(xì)胞的積累和產(chǎn)生有關(guān)。最新研究表明,色素衍生上皮因子通過抑制β-catenin活化,下調(diào)了α-SMA和FSP-1的水平,可有效改善心肌梗死大鼠的MF和心功能,這說明EndMT的下調(diào)抑制了MF的程度[18]。也有研究發(fā)現(xiàn)在病毒性心肌炎模型中,內(nèi)皮標(biāo)志蛋白表達(dá)減少,間質(zhì)標(biāo)志蛋白表達(dá)增多,膠原合成增加[19],這也說明EndMT參與了急性病毒性心肌炎的MF。此外,內(nèi)皮細(xì)胞衍生的內(nèi)皮素-1在鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病小鼠模型中通過促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞向成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化,導(dǎo)致成纖維細(xì)胞的過度聚集,最終導(dǎo)致MF[20]。在高脂肪喂養(yǎng)的載脂蛋白E敲除小鼠模型中,使用酪蛋白誘導(dǎo)炎癥,降低了CD31的表達(dá),同時(shí)增加了α-SMA和膠原蛋白Ⅰ的表達(dá),這也加劇了心臟血管中的脂質(zhì)積累和心臟膠原沉積,從而促進(jìn)了MF的進(jìn)展[21]。

以上研究表明,EndMT 可通過調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞特異性蛋白以及膠原蛋白等的表達(dá),進(jìn)而調(diào)節(jié)MF的嚴(yán)重程度。因此,可通過抑制EndMT緩解MF的發(fā)生發(fā)展。

4 介導(dǎo)EndMT參與MF的因素

4.1 自噬通過調(diào)節(jié)EndMT影響MF自噬是一種自我清潔修護(hù)的過程,在這個(gè)過程中機(jī)體利用溶酶體降解自身產(chǎn)生的有害物質(zhì),在維持心臟內(nèi)穩(wěn)態(tài)和功能方面發(fā)揮重要作用[22-24]。在EndMT過程中自噬相關(guān)的蛋白缺乏會促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化[25],促進(jìn)MF的發(fā)生;而提高自噬水平則會抑制EndMT[26],延緩MF的發(fā)生發(fā)展。如內(nèi)臟脂肪組織來源的絲氨酸蛋白酶抑制劑可通過PI3K/AKT-mTOR信號通路激活細(xì)胞自噬,改善缺氧刺激導(dǎo)致的細(xì)胞損傷,抑制EndMT,最終通過降低Ⅰ型、Ⅲ型膠原含量,延緩大鼠MF的進(jìn)展[27]。肌成纖維樣細(xì)胞通過抑制自噬促進(jìn)人肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生EndMT[28]。有研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)皮細(xì)胞自噬相關(guān)基因ATG5缺陷,使白介素-6水平明顯增加,最終導(dǎo)致白介素-6依賴性EndMT和MF[29]。自噬基因ATG7可通過調(diào)節(jié)EndMT調(diào)控器官纖維化,在血管內(nèi)皮細(xì)胞中敲低自噬基因ATG7,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞形態(tài)變?yōu)樗笮?內(nèi)皮細(xì)胞的標(biāo)志蛋白降低,間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志蛋白升高。因此,自噬相關(guān)通路蛋白有可能成為潛在的治療器官纖維化的靶點(diǎn)[30]。

4.2 多種信號通路可通過調(diào)節(jié)EndMT抑制患者M(jìn)F多種信號通路可通過調(diào)節(jié)EndMT改善患者M(jìn)F,其中TGF-β/Smad[31]信號通路在調(diào)控EndMT中發(fā)揮重要作用。如導(dǎo)管素相關(guān)抗菌肽在調(diào)節(jié)宿主防御和免疫方面起著重要作用,其可通過調(diào)節(jié)AMPKa1/TGFβ信號通路抑制EndMT和MF[31]。Wang等[32]發(fā)現(xiàn)NLRC5可促進(jìn)炎癥反應(yīng),并通過TGF-β/Smad信號通路及相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子抑制EndMT,從而改善糖尿病心肌病和MF。有研究表明吡格列酮[33]、柴胡皂苷A[34]通過抑制TGF-β/Smad信號通路和EndMT來抑制膠原分泌,對MF有緩解作用。除此之外,鈉-葡萄糖協(xié)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2抑制劑達(dá)格列凈[35]、白藜蘆醇[36]同樣可通過調(diào)控TGF-β/Smad信號通路抑制EndMT,最終緩解糖尿病心肌病和MF的嚴(yán)重程度?？梢?TGF-β/Smad信號通路在調(diào)節(jié)MF的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用,通過抑制TGF-β/Smad信號通路來抑制EndMT過程,改善患者M(jìn)F,提高患者生活質(zhì)量。

Notch信號通路可通過轉(zhuǎn)錄因子Snail、Slug和Zeb1對EndMT過程進(jìn)行調(diào)控進(jìn)而影響MF。在人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的研究中,發(fā)現(xiàn)Notch信號在TGF-β誘導(dǎo)的EndMT的發(fā)展中起重要作用[37]。最新研究表明抗缺血藥物曲美他嗪[38]可能部分通過NOX2/NF-κB/Snail途徑抑制EndMT來緩解異丙腎上腺素誘導(dǎo)的心力衰竭大鼠的MF并增強(qiáng)左心室收縮力。

Wnt信號通路在調(diào)控EndMT中具有重要的作用[39]。在心肌梗死小鼠模型中發(fā)現(xiàn),細(xì)胞核中的β-catenin積累會導(dǎo)致VE-cadherin表達(dá)降低,纖連蛋白表達(dá)增加[40]。

除此之外,有人發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮細(xì)胞Ets-1缺失可通過抑制EndMT減弱血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的MF,提示Ets-1在介導(dǎo)EndMT中發(fā)揮重要作用[41]。

4.3 micro RNA通過抑制EndMT緩解MF程度近年來,人們發(fā)現(xiàn)micro RNA通過抑制EndMT信號通路中的關(guān)鍵蛋白進(jìn)而調(diào)節(jié)EndMT過程,在調(diào)節(jié)MF、心肌肥大、心力衰竭和肺動脈高壓等心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展中至關(guān)重要[42]。Harris等[43]發(fā)現(xiàn)miR-126-3p在血管內(nèi)皮細(xì)胞中高度表達(dá),并參與血管生成和血管完整性的調(diào)節(jié)。有研究表明,miR-126-3p[44]、miR-222[45]、miR-200b[46]的增加以及miR-21的減少[47]等都可以抑制EndMT,減輕糖尿病小鼠的MF,緩解心功能障礙。除此之外,Geng等[48]發(fā)現(xiàn)在高糖刺激下,內(nèi)皮細(xì)胞通過EndMT促進(jìn)MF,而miR-18a-5p/Notch2信號通路參與了該過程,過表達(dá)miR-18a-5p可以下調(diào)Notch2的表達(dá)進(jìn)而抑制EndMT。綜上,micro RNA可作為介導(dǎo)EndMT治療MF的新靶點(diǎn),但仍需進(jìn)一步探討micro RNA 及其靶基因在MF中的作用及機(jī)制。

4.4 通過調(diào)節(jié)EndMT從而抑制MF的其他因素乳脂球表皮生長因子8參與心臟纖維化大鼠的EndMT,在TGF-β1誘導(dǎo)的EndMT中發(fā)揮保護(hù)作用,干擾乳脂球表皮生長因子8增加了間質(zhì)特異性蛋白的表達(dá),同時(shí)減少了內(nèi)皮特異性蛋白的表達(dá),促進(jìn)EndMT。乳脂球表皮生長因子8可作為診斷和緩解MF和MF相關(guān)心力衰竭的潛在生物標(biāo)志物或治療靶點(diǎn)[49]。阻塞性呼吸睡眠暫停綜合征誘發(fā)的心臟血管周圍纖維化與EndMT相關(guān),脯氨酸4-羥化酶域蛋白3過表達(dá)有助于預(yù)防阻塞性呼吸睡眠暫停綜合征,這可能是通過抑制EndMT發(fā)揮作用[50],該項(xiàng)研究也從臨床角度證實(shí)了 EndMT 與MF的關(guān)系。胃饑餓素通過抑制大鼠模型中的內(nèi)皮到間充質(zhì)的轉(zhuǎn)變,減輕急性心肌梗死后的MF,改善心功能[51]。核受體77通過抑制EndMT參與MF的發(fā)生,有望成為心肌梗死后MF的治療靶點(diǎn)[52]。多肽激素可增加其自身內(nèi)皮松弛素家族肽受體1的表達(dá),從而介導(dǎo)對EndMT和MF的抑制,提示多肽激素在慢性心力衰竭的抗纖維化治療中可能起到一定的作用[53]。前列腺素受體在抑制TGF-β誘導(dǎo)的EndMT中發(fā)揮重要作用,部分選擇性前列腺素受體激動劑通過抑制EndMT來減輕肺動脈高壓患者的右心室纖維化[54]。

5 結(jié)語

目前,大量研究表明抑制 EndMT 的發(fā)生可延緩MF的進(jìn)程,改善患者生活質(zhì)量。因此,抑制EndMT 可能成為治療MF的新策略。但是關(guān)于EndMT 導(dǎo)致MF的相關(guān)分子機(jī)制的研究以及MF治療的研究仍較少,大多研究都局限在EndMT標(biāo)志物的表達(dá)上。因此,仍需進(jìn)一步探索EndMT 導(dǎo)致MF的相關(guān)分子機(jī)制,為基礎(chǔ)研究及臨床工作提供更多依據(jù)。