肌漿網(wǎng)鈣離子泵治療心衰的研究進(jìn)展

龍文杰 楊忠奇 楊軼

心血管疾病目前已經(jīng)是全球發(fā)病率最高的疾病，心力衰竭(簡稱心衰)是所有心血管疾病的最終歸宿，心衰已經(jīng)是危害人類生命的第一殺手，雖然目前的治療方式能穩(wěn)定心衰的過程，但發(fā)病率和死亡率仍然相當(dāng)高，約50％的心衰患者將在5年內(nèi)死亡[1]，因此仍然需要創(chuàng)新的突破，為患者提供新的治療策略。

近年來，隨著對心衰以及心肌細(xì)胞研究的不斷深入，肌漿網(wǎng)鈣離子泵在心血管疾病的發(fā)生及進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。多項研究中發(fā)現(xiàn)，心肌細(xì)胞內(nèi)肌漿網(wǎng)(Sarcoplasmic Reticulum，SR)功能影響著心肌細(xì)胞的鈣循環(huán)，而且在心肌細(xì)胞舒張過程，SR對鈣離子的重吸收與心肌肌漿網(wǎng)鈣ATP酶(SERCA2a)的活性有著密切聯(lián)系[2-3]，這與心肌收縮力密切相關(guān)，SERCA2a活性降低會引起并加劇心衰的進(jìn)程。故SERCA2a一直是研究熱點，近年來，圍繞SERCA2a的研究不斷取得突破，為治療心力衰竭提供了新的方向。

一、興奮收縮偶聯(lián)與SERCA

1.興奮收縮偶聯(lián)與鈣循環(huán)參與的結(jié)構(gòu)：在心肌興奮收縮耦聯(lián)中，鈣的調(diào)節(jié)中起著核心作用。在收縮階段，去極化首先使L型鈣離子通道開放，使細(xì)胞外少量的鈣離子內(nèi)流，并誘導(dǎo)肌漿網(wǎng)內(nèi)鈣離子通過蘭尼堿受體2(RyR2)釋放至胞漿中，此時釋放的鈣結(jié)合至肌鈣蛋白(Tn)，最終使心肌細(xì)胞的收縮；而在舒張階段，鈣從肌鈣蛋白中釋放，約80％的鈣離子則會通過SERCA2a重攝至SR，而SR儲存鈣離子等待下一次去極化[4]。因此SERCA2a的活性直接影響著SR中鈣離子的數(shù)量，在心衰心肌細(xì)胞中，SR中可釋放的鈣離子減少，則直接影響心肌收縮力，即SERCA2a表達(dá)的下降會導(dǎo)致心肌收縮力下降，這是心衰發(fā)病過程中，心肌收縮力下降的重要原因[5]。

2.SERCA的功能與分型：SERCA是一類分布廣泛且發(fā)揮重要作用的肌漿網(wǎng)鈣離子泵，其主要有3種異構(gòu)體，SERCA1、2和3。SERCA2是SERCA最廣泛分布的蛋白質(zhì)，具有3個亞型：2a，2b和2c，SERCA2a主要在心肌細(xì)胞上表達(dá)；SERCA2b主要在平滑肌中高表達(dá)；SERCA2c主要分布在上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)皮中，SERCA2a在人體心肌上最廣泛分布，而且是一種參與肌漿網(wǎng)重攝取鈣離子的蛋白。

二、SERCA2a與心力衰竭的研究

目前心衰的機(jī)制尚未清楚，但其中引起心衰的另一重要機(jī)制是SERCA2a表達(dá)水平的顯著下調(diào)[6]，進(jìn)而引起心肌收縮力下降，導(dǎo)致心衰且加速心衰的進(jìn)程[7]，目前，恢復(fù)或提高SERCA2a蛋白的表達(dá)被認(rèn)為是治療心衰最具潛力的方法。

多項研究發(fā)現(xiàn)，心衰患者心肌細(xì)胞的肌漿網(wǎng)鈣離子重攝取明顯減弱，SERCA2a敲除小鼠已證實SERCA2a在肌漿網(wǎng)鈣離子重攝取過程中發(fā)揮重要作用，SERCA2a雜合子小鼠其SERCA2a蛋白表達(dá)量下降35％，并表現(xiàn)出心肌細(xì)胞功能的受損。從SERCA2a雜合子小鼠中分離心肌細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)，其肌漿網(wǎng)中鈣離子濃度顯著降低，并且心肌細(xì)胞的收縮功能明顯降低[8]。在壓力負(fù)荷下，SERCA2a雜合子小鼠表現(xiàn)出心衰的加速進(jìn)展，且心衰的發(fā)病率和死亡率顯著升高，這主要是由于心肌細(xì)胞收縮和舒張功能的降低所導(dǎo)致的。心衰細(xì)胞的研究表明Ca瞬變幅度的降低伴隨著SRCa含量的減少[9]。在心衰患者在進(jìn)行腺相關(guān)病毒基因轉(zhuǎn)移增加SERCA2a表達(dá)的臨床試驗中[10]，也得到良好的結(jié)果?；谶@些結(jié)果表明，SERCA2a表達(dá)下降是心衰中影響鈣釋放和心肌收縮力的主要原因之一，恢復(fù)或增強(qiáng)SERCA2a的表達(dá)是治療心衰最具有前景的方法之一。

三、SERCA2a治療心力衰竭研究進(jìn)展

1.增加SERCA2a表達(dá)的基因治療研究：目前針對心衰的基因治療研究集中在探索潛在靶點以及安全的運載模式，全球的臨床專家和科研工作者正在實現(xiàn)這一目標(biāo)。這提示著我們利用靶向基因轉(zhuǎn)移技術(shù)治療心衰的已不是空談。

Michael等[11]的實驗團(tuán)隊在主動脈結(jié)扎的心衰大鼠模型中，通過腺病毒轉(zhuǎn)染增加SERCA2a表達(dá)，結(jié)果顯示在心衰的動物模型中，SERCA2a表達(dá)的恢復(fù)使收縮功能和舒張功能恢復(fù)正常水平。在對大動物羊的心衰模型實驗中，Power[12]等利用基因環(huán)閉系統(tǒng)向動物心臟遞送AdS16E突變基因，從而增加SERCA2a表達(dá)。結(jié)果心衰羊的左心室射血分?jǐn)?shù)顯著改善(27.3％～50.4％)。

經(jīng)過多年的臨床前研究評估，美國一項對晚期心衰患者進(jìn)的臨床1期研究中評估了腺相關(guān)病毒1型(AAV1)/SERCA2a的基因治療：(CUPID)于2008年啟動。試驗?zāi)繕?biāo)通過使用重組AAV載體(AAV1/SERCA2a)的SERCA互補(bǔ) DNA(cDNA)基因轉(zhuǎn)移來恢復(fù)患有心衰的SERCA2a，第1階段試驗證實了其安全性及功效，而安全性性令 AAV1/SERCA2a雙盲安慰劑對照的隨機(jī)的二期試驗得以實行。

而CUPID在對晚期心衰患者進(jìn)行隨機(jī)、雙盲、安慰劑對照的2期研究中評估了AAV1/SERCA2a的有效性、安全性[13]，患者接受SERCA2a介導(dǎo)的冠狀動脈內(nèi)輸送低、中、高3個劑量基因與安慰劑，在6個月時，包括癥狀、功能測試、生物標(biāo)志物水平、LVEF等均得到穩(wěn)定以及改善。另外，在12個月后，高劑量組與安慰劑組的患者主要心血管事件風(fēng)險降低88％，平均住院時間對照安慰組有明顯改善，沒有不良反應(yīng)。盡管該臨床試驗?zāi)壳叭〉靡欢ǔ晒?，但仍需要更大的研究來建立AAV1/SERCA2a治療晚期心衰的治療方式，但由于SERCA2a蛋白由多于2000多個氨基酸組成，其轉(zhuǎn)錄、表達(dá)效率較慢，而且AAV作為載體在人體中會產(chǎn)生免疫反應(yīng)，不能長時間存在于人體，這都是目前需要解決的問題，

此時需要能激活SERCA2a的內(nèi)源性因子，而Olson等[14]的團(tuán)隊從人類身上找出了命名為“DWORF”的長非編碼RNA轉(zhuǎn)錄蛋白，在其高表達(dá)以及基因敲除動物模型中進(jìn)行試驗，DWORF高表達(dá)組均表現(xiàn)出增加SERCA2a活性作用，SR內(nèi)鈣儲存量等其他方面均顯著優(yōu)于模型組及基因敲除組，并進(jìn)一步證明其轉(zhuǎn)錄分子作用機(jī)制是通過爭奪抑制SERCA2a結(jié)合位點蛋白(PLN，SLN，MLN)，從而提高SERCA活性。46個氨基酸長度的DWORF小分子蛋白大大少于SERCA2a，大大提高了轉(zhuǎn)錄、翻譯效率，可能為未來新一輪的基因治療帶來新的方案。

四、結(jié)論

綜上所述，SERCA2a是研究心衰的熱點，隨著臨床研究的開展，基因治療在未來對心衰治療有著很好應(yīng)用前景，盡管如此，SERCA2a蛋白轉(zhuǎn)錄翻譯效率、AAV所面臨的免疫反應(yīng)問題仍需解決，隨著小分子蛋白(DWORF)的發(fā)現(xiàn)，這有可能是一個重要突破點，為心衰患者帶來新的治療靶點以及更好的治療手段。

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