血小板反應(yīng)素-1與糖尿病心肌病關(guān)系研究

季肖麗 姚圣蜜 王 倩 張曉明

(浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院，浙江 杭州 310058)

糖尿病心肌病(DCM)是糖尿病(DM)患者的主要心臟并發(fā)癥之一，具有發(fā)病率高、危害性大等特點，并與糖尿病患者高心力衰竭的發(fā)生率和病死率密切相關(guān)〔1〕。1972年，Rubler等〔2〕研究發(fā)現(xiàn)DCM是由DM引起的，以左心室功能障礙、心肌間質(zhì)纖維化和心肌細(xì)胞肥大為主要特征的心肌病〔3〕，不伴隨高血壓、冠心病或其他心臟疾病。早期常表現(xiàn)為心肌順應(yīng)性降低和舒張期充盈受阻為主的舒張功能不全，晚期以收縮功能不全為主，易發(fā)生充血性心力衰竭〔4〕。研究表明有多種因子及機制可能參與了糖尿病心肌病的發(fā)生發(fā)展，而血小板反應(yīng)素(TSP)-1作為一種內(nèi)源性血管生成抑制物，具有活化轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF-β1)等生物學(xué)特性，可能參與了DCM的發(fā)生與發(fā)展。本文就該信號通路在糖尿病心肌病中的可能作用做一綜述。

1 概 述

1.1TSP-1的分布及作用 TSP-1首次發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，由Baenziger等〔5〕首次從凝血酶刺激后的血小板細(xì)胞膜中分離，廣泛分布于血液和心、軟骨、腦、肺中，在腎組織、血管內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、包曼囊上皮細(xì)胞、系膜細(xì)胞、間質(zhì)單核細(xì)胞及腎小管上皮細(xì)胞中均有表達〔6〕。TSP-1是一種450 kD大小的同源三聚體基質(zhì)糖蛋白，儲存在血小板α顆粒中，能夠在血小板被激活時釋放與活化〔7〕。目前有關(guān)TSP-1參與腎纖維化的機制已經(jīng)證實，TSP-1在整個腎臟纖維化進程中高表達，通過TSP-1/TGF-β信號通路介導(dǎo)參與腎纖維化〔8，9〕。

1.2TSP-1的結(jié)構(gòu)域及與TGF-β1的作用 TSP家族中有TSP-1、TSP-2、TSP-3、TSP-4和TSP-5 5個亞型。這5個亞型結(jié)構(gòu)相似，具有共同的生物學(xué)特性和各自獨特的功能。根據(jù)TSP和其他分子的相互作用，可以將其分為7個結(jié)構(gòu)域：NH3末端、原膠原同源區(qū)、TypeⅠ型重復(fù)序列、TypeⅡ型重復(fù)序列、Type Ⅲ型重復(fù)序列、RGDA四肽序列、COOH端〔10〕。其中的Type Ⅰ重復(fù)序列可以同TGF-β1等多種蛋白因子結(jié)合，是TSP-1抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡及抑制血管新生等功能的基礎(chǔ)，對TSP-1結(jié)構(gòu)功能的研究也重點集中在此段〔11〕。

TGF-β1是一種多功能細(xì)胞因子，分子量為25 kD。大部分細(xì)胞都能合成并以潛活性復(fù)合物的形式分泌TGF-β1，分泌后其游離存在或者結(jié)合到細(xì)胞外基質(zhì)分子上，激活后才能發(fā)揮活性?；钚孕问絋GF-β1的結(jié)構(gòu)為二硫鍵相連的兩條相同多肽鏈形成的二聚體，具有調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)、促進細(xì)胞增殖、血管生成、傷口愈合和組織纖維化的重要作用〔12～14〕。

TSP-1能夠在高糖環(huán)境下激活內(nèi)皮細(xì)胞和腎小球系膜中的非活性TGF-β1〔15，16〕。TSP-1能與非活性TGF-β1(L-TGF-β1)的潛活相關(guān)蛋白(LAP)區(qū)域結(jié)合，改變LAP的空間構(gòu)型，使TGF-β1上與受體結(jié)合的位點暴露，成為激活型的TGF-β1(A- TGF-β1)〔17，18〕,進而發(fā)揮促進組織纖維化的作用。

2 TSP-1在DCM纖維化中的表達及意義

葡萄糖是TSP-1表達的重要激活物，可使細(xì)胞中TSP-1的表達增加30倍〔19〕。激活產(chǎn)生的TSP-1是除纖溶酶和組織蛋白酶之外TGF-β1重要的生理激活物，能夠促進A- TGF-β1的產(chǎn)生〔20〕，進而促進組織纖維化。

本課題組首先在DM大鼠心肌組織內(nèi)發(fā)現(xiàn)TSP-1表達較正常心肌組織明顯增加，并推測TSP-1可能參與了DCM的發(fā)生發(fā)展〔21〕。Zhong等〔22〕的研究表明，TSP-1在DCM大鼠纖維化心肌組織中高表達可以促進DCM個體心肌間質(zhì)纖維化，實驗采用高脂高熱量飲食的方法誘導(dǎo)胰島素抵抗，并采取小劑量鏈脲佐菌素注射建立DCM動物大鼠模型，12 w后進行對照組和實驗組大鼠各指標(biāo)的檢測和比較。結(jié)果顯示DCM大鼠左室心肌組織膠原、TGF-β1mRNA和蛋白表達水平均明顯高于對照組，且TGF-β1mRNA水平、TGF-β1蛋白質(zhì)表達水平與血糖、心肌組織膠原含量、左心室舒張期末壓(LVEDP)均呈正相關(guān)。TGF-β1作為強烈的致纖維化因子，促進了左室壁膠原沉積，導(dǎo)致心室僵硬度增加，引起左室舒張功能受損。此外，DCM組TSP-1 mRNA和蛋白質(zhì)表達水平均明顯升高，并且左室TSP-1 mRNA和蛋白質(zhì)表達水平與血糖、左室膠原含量均具有明顯的相關(guān)性。TSP-1通過激活TGF-β1參與心肌的纖維化進程。另外還有研究表明，與正常組大鼠相比，DM組大鼠存在心肌間質(zhì)纖維化，心肌組織結(jié)構(gòu)也有顯著改變，心肌細(xì)胞內(nèi)的TSP-1表達顯著增強，同時TGF-β1的表達也有顯著的增強〔9，23〕。上述結(jié)果共同顯示在DCM中TSP-1和TGF-β1表達水平顯著升高。葡萄糖作為TSP-1的上游激活因子，可通過激活TSP-1引起TGF-β1的激活，使L-TGF-β1轉(zhuǎn)變?yōu)锳-TGF-β1，進一步導(dǎo)致心肌間質(zhì)纖維化的形成，揭示了糖/TSP-1/ TGF-β1信號傳導(dǎo)途徑在DCM的心肌間質(zhì)纖維化發(fā)生發(fā)展過程中起著重要作用。

3 TSP-1在DCM中的作用途徑

正常個體中，TSP-1的表達濃度較低，在DM情況下濃度升高，進而參與調(diào)節(jié)其他細(xì)胞因子引起相應(yīng)生物學(xué)改變。TSP-1介導(dǎo)活化TGF-β1的機制是TSP-1中的TypeⅠ型重復(fù)序列與TGF-β1中的LAP區(qū)域結(jié)合，使TGF-β1激活〔24〕。其分子間的相互作用的位點定位在TSP-1的Type Ⅰ和Type II重復(fù)序列之間的K412RFK415序列和LAP中的L54SKL57序列〔25〕。此外陳玲等〔26〕觀察到TGF-β1(20 μg/L)在促進CFs增殖、膠原合成的同時還能夠上調(diào)TSP-1 mRNA的表達。TGF-β1濃度增加和時間延長誘導(dǎo)CFs高表達TSP-1,同時TSP-1又能活化TGF-β1。因此， TSP-1的持久表達，可能對TGF-β1在心肌成纖維細(xì)胞中的生物活性起到了正反饋調(diào)節(jié)的作用。

綜合上述研究，DM情況下TSP-1的表達增強TGF-β1激活效應(yīng)與相關(guān)試驗中DCM大鼠的分子表達情況一致。TSP-1蛋白質(zhì)表達水平的增高促使更多的TGF-β1活化，明顯加強了組織纖維化能力，導(dǎo)致心肌細(xì)胞外基質(zhì)的增生。而心肌間質(zhì)纖維化在舒張性心力衰竭的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，是DM進展中的重要特征。阻斷TSP-1的表達或者阻斷TSP-1激活TGF-β1可能有利于減緩心肌纖維化，在DCM的治療中具有重要意義，上述假設(shè)有待于進一步實驗研究。

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