Neuregulin-1在心血管系統(tǒng)的研究進(jìn)展

肖 堅(jiān)，李賓公

(南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院心內(nèi)科，江西省高血壓病研究所，江西南昌 330006)

神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白-1(Neuregulin-1，NRG-1)是EGF(表皮生長(zhǎng)因子)家族的成員之一，其最早是在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域被發(fā)現(xiàn)。現(xiàn)在越來(lái)越多的證據(jù)表明其能促進(jìn)多種細(xì)胞的增殖、分化及存活，包括:乳腺上皮、神經(jīng)膠質(zhì)、神經(jīng)元和肌細(xì)胞。NRG-1通過酪氨酸激酶受體(ErbB2、ErbB3和ErbB4)介導(dǎo)其生物學(xué)效應(yīng)。最初發(fā)現(xiàn)NRG-1在心臟發(fā)育中起著不可缺少的作用，現(xiàn)在越來(lái)越多的證據(jù)證實(shí)其在成熟的心血管系統(tǒng)也起著重要作用。目前心血管疾病的治療方法各有其缺陷和不足，新的治療方法在不斷研究中，將NRG-1用于治療心血管疾病的研究也有進(jìn)展?，F(xiàn)就NRG-1在心血管系統(tǒng)中的研究進(jìn)展做一綜述。

1 NRG-1/ErbBs及其生物學(xué)特性

NRG-1是由1個(gè)1 400 kb的基因編碼，其通過幾種啟動(dòng)子和選擇性剪切能表達(dá)出3種不同的NRG-1蛋白亞型［1］。其中Ⅰ型和Ⅱ型是單次跨膜蛋白，包含一個(gè)免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域。Ⅲ型NRG是2次跨膜蛋白，包含了一個(gè)富含半胱氨酸的結(jié)構(gòu)域。Ⅰ型和Ⅱ型NRG-1蛋白被ADAM家族成員(例如腫瘤壞死因子α轉(zhuǎn)化酶)水解后，能釋放出有生物學(xué)活性的片段，Ⅲ型NRG-1的水解則產(chǎn)生一個(gè)跨膜N末端，并且包含一個(gè)EGF樣受體結(jié)合域。因此，Ⅰ型和Ⅱ型NRG-1參與了旁分泌，而Ⅲ型NRG-1并沒有。所有的這3種類型的NRG蛋白都有EGF樣受體結(jié)合區(qū)域，選擇性剪切這個(gè)區(qū)域會(huì)產(chǎn)生α和β變體，有報(bào)道稱β亞型的生物學(xué)活性是α亞型的10～100倍［1］。

NRG-1能與ErbB3和ErbB4這兩種受體直接結(jié)合，受體結(jié)合配體后導(dǎo)致受體同源二聚體或者異源二聚體的形成。ErbB2(HER2、neu)雖然不直接結(jié)合NRG-1，但是卻是ErbB3和ErbB4受體與配體結(jié)合后形成異源二聚體的不可缺少的部分。由于ErbB3的催化活性不完全，所以ErbB3同源二聚體激活下游信號(hào)的功能是有缺陷的。受體結(jié)合配體后，受體二聚化，導(dǎo)致受體在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的酪氨酸磷酸化，從而激活多重下游信號(hào)通路。

2 NRG-1/ErbBs信號(hào)系統(tǒng)在心臟發(fā)育中的作用

在這3種類型的NRG-1中Ⅰ型是心臟中最重要的類型。ErbB2、ErbB4受體分布在心房和心室肌細(xì)胞，而ErbB3在心內(nèi)膜墊及心臟球間質(zhì)細(xì)胞有表達(dá)。NRG-1/ErbBs信號(hào)系統(tǒng)在心臟中的作用最初是通過敲除NRG-1、ErbB2、ErbB4基因發(fā)現(xiàn)的［2－4］。ErbB2、ErbB4基因敲除后的小鼠在胚胎時(shí)期都因?yàn)樾呐K肌小梁發(fā)育不良而在子宮中死亡，這說(shuō)明心肌肌小梁發(fā)育過程中需要ErbB2/ErbB4二聚體的作用，單獨(dú)缺少其一都會(huì)導(dǎo)致心臟發(fā)育畸形。而ErbB3基因敲除小鼠同樣胚胎時(shí)期就在子宮中死亡，研究發(fā)現(xiàn)缺少ErbB3的小鼠形成心瓣膜的心內(nèi)膜墊有缺陷，而肌小梁和正常老鼠基本上一樣，這說(shuō)明ErbB3主要在心瓣膜的形成過程中起作用。而NRG-1敲除后的小鼠不僅表現(xiàn)出肌小梁的發(fā)育不全，而且其心瓣膜也是有缺陷的，這些結(jié)果說(shuō)明NRG-1通過ErbB2、ErbB4和ErbB3這3種受體在心臟發(fā)育過程中起作用。

3 NRG-1/ErbBs信號(hào)系統(tǒng)在成熟心臟中的作用

在成年心臟中NRG-1特異性的在心肌內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)，而心肌細(xì)胞并不表達(dá)NRG-1［5］。而且NRG-1表達(dá)似乎嚴(yán)格限制在靠近心肌細(xì)胞的心肌微血管內(nèi)皮細(xì)胞中，在大的冠脈和靜脈、主動(dòng)脈中均無(wú)表達(dá)。與NRG-1表達(dá)恰恰相反，ErbB2、ErbB4在心肌細(xì)胞中卻有表達(dá)［6］。因此，靠近心肌細(xì)胞的內(nèi)皮細(xì)胞合成并釋放NRG-1作用于心肌細(xì)胞中的受體，發(fā)揮旁分泌效應(yīng)。有研究表明內(nèi)皮細(xì)胞釋放的NRG-1能保護(hù)心肌細(xì)胞免于氧化應(yīng)激和蒽環(huán)類誘導(dǎo)的凋亡［5，7］，這個(gè)效應(yīng)最初被發(fā)現(xiàn)是ErbB4介導(dǎo)，最近發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞保護(hù)效應(yīng)也由ErbB2介導(dǎo)［5］。在臨床上，乳腺癌病人應(yīng)用ErbB2單克隆抗體郝塞丁后，擴(kuò)張性心肌病的發(fā)生率提高，這也表明了ErbB2受體在心臟功能的維持方面起著重要作用。

4 NRG-1/ErbBs信號(hào)系統(tǒng)及其下游信號(hào)通路

體外研究表明，NRG-1/ErbBs信號(hào)系統(tǒng)在很多方面起著重要的調(diào)節(jié)作用，包括細(xì)胞生長(zhǎng)和存活［6］，肌纖維的結(jié)構(gòu)和排列［9］，肌細(xì)胞和基質(zhì)的結(jié)合［10］，葡萄糖的攝取［5］和血管新生［12］。ErbB激活下游的信號(hào)通路包括 MEK/ERK1/和PI3K/Akt。很多證據(jù)表明ErbB2通過Erk1/2，在心肌細(xì)胞肥大，調(diào)節(jié)肌小節(jié)的合成和排列等方面起重要作用［13，15］。在培養(yǎng)的心肌細(xì)胞中，抑制Erk1/2會(huì)導(dǎo)致肌絲排列紊亂，抑制ErbB2受體有同樣的結(jié)果。另外的一條下游通路是PI3K/Akt途徑，這個(gè)途徑被廣泛認(rèn)為在抗凋亡、調(diào)節(jié)新陳代謝及細(xì)胞生長(zhǎng)中發(fā)揮重要作用［8－9，13］。于水等［14］用硫化氫處理缺血/再灌注離體心臟，能明顯減輕心肌收縮和舒張功能障礙，而PI3K/Akt信號(hào)通路參與了硫化氫處理的心肌保護(hù)。在培養(yǎng)的細(xì)胞中，NRG-1保護(hù)心肌細(xì)胞免于血清剝奪［7］、β腎上腺素受體激活［15］，阿霉素誘導(dǎo)的凋亡［8－9］。具體的保護(hù)機(jī)制還未完全清楚，有報(bào)道提出Akt誘導(dǎo)的bcl-2家族表達(dá)變化可能參與保護(hù)機(jī)制［16］。除此之外，Akt促進(jìn)葡萄糖吸收［12］和激活 eNOS(內(nèi)皮一氧化氮合酶)［17］，這些改變也可能參與其細(xì)胞保護(hù)機(jī)制。

越來(lái)越多的證據(jù)表明NRG-1在血管新生中發(fā)揮重要作用［12］。研究表明在體內(nèi)通過VEGF(血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子)或者NRG-1刺激角膜血管，其新生血管呈劑量依賴性生成。ErbB2抗體郝塞丁能降低ErbB2陽(yáng)性腫瘤的血管直徑，而且VEGF的表達(dá)也是降低的，這些都說(shuō)明NRG-1/ErbB信號(hào)通路能調(diào)節(jié)VEGF的表達(dá)［18］。而VEGF已經(jīng)被廣泛認(rèn)為是參與血管新生最重要的生長(zhǎng)因子。另一個(gè)NRG-1/ErbB信號(hào)通路促進(jìn)血管新生的機(jī)制可能通過eNOS產(chǎn)生的NO。NRG-1能激活心肌細(xì)胞eNOS，從而促進(jìn)NO的合成［19］。有研究表明抑制eNOS的活性能降低EGF促血管生成的作用［20］。張鳳等［21］研究了甲亢性高血壓家兔模型，發(fā)現(xiàn)其左心房eNOS基因表達(dá)是下調(diào)的，這與左心房功能紊亂密切相關(guān)而易發(fā)生房顫。而給予NRG-1有望能對(duì)抗此效應(yīng)，從而在各種病理情況下保護(hù)心臟功能。

還有一些其它分子也被NRG-1/ErbB信號(hào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)。研究表明，給心梗大鼠靜脈注射rhNRG-1能改善心功能，上調(diào)cMLCK(心臟肌球蛋白輕鏈激酶)表達(dá)，因此cMLCK可能也是NRG-1的下游信號(hào)之一，發(fā)揮心臟保護(hù)作用［22］。

5 NRG-1/ErbBs信號(hào)系統(tǒng)與交感迷走神經(jīng)調(diào)節(jié)

研究表明NRG-1/ErbBs信號(hào)系統(tǒng)和心臟神經(jīng)激素調(diào)節(jié)系統(tǒng)有相互作用。NRG-1能減輕異丙腎上腺素的變力效應(yīng)，因此能發(fā)揮M樣膽堿受體類似的抗腎上腺素能效應(yīng)［15］。其抗腎上腺素能作用目前被證實(shí)是與M樣膽堿受體相互作用的結(jié)果，當(dāng)M樣受體被阻斷，NRG-1抗腎上腺素能效應(yīng)也消失，而NRG-1消失的情況下，M樣受體的抗腎上腺素能效應(yīng)同樣也消失了。

同時(shí)，NRG-1的合成和釋放也受到交感神經(jīng)系統(tǒng)和腎素血管緊張素系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。研究表明血管緊張素Ⅱ和腎上腺素能下調(diào)心肌微血管內(nèi)皮細(xì)胞中NRG-1的表達(dá)［6］。這些其實(shí)都表明，NRG-1能參與心血管系統(tǒng)的自穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)。當(dāng)心輸出量降低，血壓下降時(shí)，循環(huán)中血管緊張素和腎上腺素釋放增加，下調(diào)NRG-1的表達(dá)，二者協(xié)同改善心臟收縮，升高血壓。反之亦然。

6 NRG-1/ErbBs信號(hào)系統(tǒng)在心衰進(jìn)展中的變化

在各種心血管疾病發(fā)生發(fā)展中，NRG-1/ErbB信號(hào)通路也是在不斷變化的。有趣的是，在慢性心衰進(jìn)展中的不同階段，心臟 NRG-1/ErbB系統(tǒng)的改變是不同的［6，23］。在心衰早期向心性肥大階段，NRG-1/ErbB表達(dá)是升高的，這可能是室壁機(jī)械張力刺激心肌微血管內(nèi)皮細(xì)胞的結(jié)果。到了心衰晚期泵衰竭發(fā)生的時(shí)候NRG-1的表達(dá)卻是降低的，其中的機(jī)制可能與血管緊張素II和腎上腺素的增高有關(guān)，二者均能降低NRG-1的表達(dá)。NRG-1/ErbB的早期激活對(duì)于心肌組織的完整性和生長(zhǎng)來(lái)說(shuō)是有益的，其能對(duì)抗過度激活的腎上腺素能系統(tǒng)，改善心室重構(gòu)，從而能改善生存率。而在泵衰竭的情況下，適應(yīng)性增加的腎上腺素和血管緊張素能提高心輸出量，改善癥狀。但是此時(shí)增高的腎上腺素和血管緊張素卻使NRG-1表達(dá)減少，組織保護(hù)作用減弱，這促進(jìn)了心室重塑的發(fā)展，加快心衰病變過程。臨床上慢性心衰患者給予ACEI、ARB類及β受體阻滯劑能明顯改善生存率，這也許與其促進(jìn)NRG-1的表達(dá)有關(guān)。有學(xué)者也研究了心衰病人循環(huán)中NRG-1的水平，循環(huán)NRG-1升高在更嚴(yán)重的心衰病人中。這也提示循環(huán)NRG-1可能作為一個(gè)新的生物標(biāo)志物的應(yīng)用價(jià)值［24］。

由于NRG-1/ErbBs信號(hào)系統(tǒng)在心衰發(fā)生發(fā)展過程中起著重要作用，目前很多實(shí)驗(yàn)也在基礎(chǔ)和臨床方面證實(shí)其作用及評(píng)估其安全性。在之前的研究中，我們通過在糖尿病心肌病大鼠模型尾靜脈注射rhNRG-1，發(fā)現(xiàn)NRG-1能降低糖尿病大鼠心肌間質(zhì)纖維化及降低凋亡細(xì)胞，這些作用與其上調(diào)bcl-2，下調(diào) bax、caspase-3 基因表達(dá)有關(guān)［25－26］。將成年大鼠心肌細(xì)胞和人臍靜脈內(nèi)皮，大鼠肺微血管，人冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞共培養(yǎng)，能加強(qiáng)心肌細(xì)胞對(duì)抗缺氧－氧化誘導(dǎo)的損傷反應(yīng)［27］。Jabbour等［28］在慢性穩(wěn)定性心衰的病人最優(yōu)化治療的基礎(chǔ)上，給予rhNRG-1能提供快速和長(zhǎng)期的血流動(dòng)力學(xué)改善。來(lái)自北京阜外醫(yī)院的數(shù)據(jù)也證實(shí)了這一點(diǎn)，他們?cè)诼孕乃ゲ∪嘶A(chǔ)治療之上，給予rhNRG-1治療10 d、30 d、90 d后的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)短期的rhNRG-1治療能改善心功能增加射血分?jǐn)?shù)，降低收縮末和舒張末容積，這也進(jìn)一步證實(shí)了rhNRG-1的治療作用［29］。除了治療作用，NRG-1還能用于離體器官保護(hù)及調(diào)節(jié)干細(xì)胞分化為特定細(xì)胞等，這些都擴(kuò)寬了其在心血管領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，NRG-1/ErbBs信號(hào)系統(tǒng)不僅在心臟發(fā)育，而且在成熟心臟生理功能的維持方面起著重要作用。NRG-1在降低心肌細(xì)胞凋亡、改善心肌纖維排列、促進(jìn)血管新生、平衡交感腎上腺素系統(tǒng)，改善心室重構(gòu)等方面都發(fā)揮重要作用，因此使其成為心血管病新的治療靶點(diǎn)。隨著更多的基礎(chǔ)研究及臨床試驗(yàn)的進(jìn)行，NRG-1作為藥物治療心血管系統(tǒng)疾病的曙光已經(jīng)顯現(xiàn)。

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