同型半胱氨酸與慢性心力衰竭發(fā)病機制的相關性研究進展

薛曉凱柳潔

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同型半胱氨酸與慢性心力衰竭發(fā)病機制的相關性研究進展

薛曉凱①柳潔②

【關鍵詞】同型半胱氨酸； 慢性心力衰竭； 發(fā)病機制

①山西醫(yī)科大學 山西 太原 030001

②山西醫(yī)科大學附屬人民醫(yī)院

慢性心力衰竭（CHF）是各種心臟疾病的終末期表現(xiàn)和最主要的死因，其發(fā)病率高，是當今最重要的心血管病之一。CHF的主要發(fā)病機制之一為心肌病理性重構，神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)過度激活所致的系統(tǒng)反應，其中腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)和交感神經(jīng)系統(tǒng)過度興奮起著主要作用，但目前在醛固酮、血管緊張素轉化酶抑制劑及其受體拮抗劑等廣泛應用的前提下心衰的發(fā)病率及其死亡率仍逐年升高［1］。

心衰是一種慢性、自發(fā)進展性疾病，很難根治，但可預防。目前同型半胱氨酸（Hcy）與冠心病的相關性已經(jīng)達成共識，眾多研究亦表明Hcy與CHF的發(fā)生、發(fā)展、預后有一定相關性，且其作用獨立于冠心病缺血機制之外，但其致病機制尚不明確。本文旨在對Hcy與CHF發(fā)病機制及其干預的相關性進行綜述，為防治和延緩心肌重構的發(fā)展提供新的線索，從而有望降低CHF的病死率和住院率。

1　高Hcy與CHF發(fā)病機制的相關性

1.1高Hcy與氧化應激 機體受到各種有害刺激時，活性氧（ROS）產(chǎn)生過多，氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)失衡，從而導致組織損傷。而Hcy是一種含硫氨基酸，包含一個高活性硫醇基很容易氧化形成ROS，這提示Hcy誘導心肌損傷的機制可能涉及氧化應激。

目前學者對Hcy損傷心肌組織的機制較認可的是，Hcy通過氧化應激損傷血管內(nèi)皮細胞等途徑使心肌微血管循環(huán)障礙，影響心肌供血，間接導致心肌缺血損傷。但Hcy是否通過氧化應激直接損傷心肌組織仍在研究中。盡管有研究顯示Hcy對心肌細胞的氧化還原反應無明顯影響［2］，但越來越多的研究支持兩者之間是有關系的。如相關研究表明，高Hcy可以通過激活NADPH氧化酶（NOX）增加心肌超氧陰離子自由基（O2-），抑制一氧化氮（NO）調控的心臟O2利用，損傷心肌組織［3］。還可以通過直接損傷心肌細胞鈉鈣交換體及心肌細胞肌漿網(wǎng)鈣ATP酶，使線粒體內(nèi)Ca2+濃度增加，導致電子傳遞鏈中斷、ROS產(chǎn)生增多，引起細胞損傷［4］。另外，還有研究表明Hcy可減少抗氧化劑酶，如超氧化物歧化酶（SOD）、血紅素氧合酶-1、谷胱甘肽過氧化物酶的表達和活性［5］，這提示Hcy不僅可以增強氧化系統(tǒng)，還可以降低體內(nèi)的酶抗氧化能力，間接引起心肌組織氧化損傷。

1.2高Hcy與心肌細胞外基質重塑 越來越多的研究表明基質金屬蛋白酶（MMPs）參與細胞外基質重塑。MMPs幾乎能降解細胞外基質（ECM）中的各種蛋白成分，其活性可受基質金屬蛋白酶抑制劑（TIMP）的調節(jié)。相應的MMP與TIMP的比例可調節(jié)ECM中膠原蛋白和彈性蛋白的平衡，正常情況下MMPs的陽性率很低，其只在各種刺激下可高表達和被激活。研究顯示，高Hcy培養(yǎng)的HL-1心肌細胞中MMP-2，-9，TIMP-1，-3表達增加，TIMP-4表達減少［6］；亦有研究表明高Hcy可激活MMP9，減少心肌連接蛋白［7］；還有研究提示高Hcy通過增加轉化生長因子-β1（TGFβ1）的表達，影響TIMP1/MMP1比率，從而導致細胞外基質降解失調，引起心肌細胞外基質重塑，影響心臟功能［8］，這表明MMP/TIMP參與了高Hcy導致的心肌重構。除上述機制外，還有研究顯示高Hcy可通過增加心肌成纖維細胞膠原蛋白Ⅰ型蛋白的表達，引起心肌細胞外基質重塑［9］。

1.3Hcy與心肌細胞自噬、凋亡 自噬、凋亡是一種重要的心血管疾病的發(fā)病過程。目前已有很多研究表明研究表明高Hcy可通過增加細胞內(nèi)一氧化二氮、細胞內(nèi)鈣離子，活性氧而引起心肌細胞自噬［10］。另外，Tyagi等［11］的研究中，高Hcy組線粒體連接蛋白-43（mtCxn-43）易位及退化，微管相關蛋白LC3-I/II（自噬的標記物）及MPP-9明顯增加，提示Hcy可通過使mtCxn-43易位，并增加MMP-9介導的mtCxn-43降解，使心肌細胞線粒體自噬，影響心肌細胞線粒體正常功能。還有研究表明高Hcy培養(yǎng)的心肌細胞凋亡率增高，同時MMP-3和caspase-3的表達增加，而MMP-3是一種基質溶素，caspase-3是細胞凋亡過程中最主要的終末剪切酶，提示高Hcy可通過上述方式導致心肌細胞凋亡［12］。

1.4高Hcy與遺傳表觀機制 miRNAs是一類內(nèi)源性的具有調控功能的非編碼RNA，通過和靶基因mRNA堿基配對引導沉默復合體（RISC）降解mRNA或阻礙其翻譯，在細胞生長和發(fā)育過程中起多種調節(jié)作用。目前眾多研究表明miRNAs在與心肌重構相關的調節(jié)基因的表達中發(fā)揮關鍵作用，且關于miRNAs在高Hcy所致心肌重構中的作用是當前研究熱點，但具體何種miRNAs參與該過程及其發(fā)揮何種作用仍在探索中。相關研究表明在高Hcy致心肌重塑的體外小鼠心肌細胞培養(yǎng)模型中，高Hcy組中的7種miRNAs表達下調，4種miRNAs表達上調，其中miR-188表達下調最明顯［6］，提示miRNAs，尤其是miR-188，可能參與高Hcy所致的心肌重塑［6］。還有研究顯示氧化應激可通過上調miRNA-29b使MMP-2，-9基因上調，導致心肌疾病［13］。另有研究報道，在高Hcy環(huán)境下DNA甲基轉移酶1（DNMT1）的活性及其mRNA水平均增高［14］；通過應用高分辨率DNA甲基化數(shù)組（450k）亦證實DNA甲基化水平和Hcy水平呈正相關［15］。在（CBS+/-）小鼠模型體內(nèi)及體外HL-1心肌細胞進行的研究顯示［16］，在高Hcy組DNMT1、MMP-9水平增高，組蛋白H3K9乙?；饔迷鰪?，組蛋白去乙?；?（HDAC1）、miRNA-133a、mi-RNA-499表達下降，表明高Hcy可能是通下調miRNA-133a、mi-RNA-499，從而影響DNA甲基化及組蛋白乙?；傅谋磉_，使心肌組織細胞蛋白的表達異常，如MMP-9的表達增加，最終導致心肌重塑。還有研究表明［17］，高Hcy組中心肌細胞肥大標記物c-fos、心鈉素（ANP）、β-MHC水平及肌細胞促進因子2C與HDAC1復合物（MEF2CHDAC1）水平較對照組明顯高，miR-133a、MEF2C水平明顯低于對照組，而MEF2C是miRNA-133a的轉錄誘導物，提示高Hcy通過使MEF2C與HDAC1綁定使MEF2C失活導致miR-133a表達減少，從而使心肌細胞肥大，引起心肌重構。這些均提示多種miRNAs通過多種途徑參與高Hcy所致心肌重構的病理過程。

除上述機制外，還有其他遺傳機制參與。有研究表明，高Hcy可影響心肌蛋白精氨酸甲基化［18］，而蛋白質精氨酸甲基化是重要的細胞翻譯后修飾方式，參與眾多生命過程；其還可以上調依賴p53的促細胞凋亡基因，Noxa和Bax，導致細胞凋亡增加［19］。另外，還有研究提示，高Hcy能通過對轉錄因子蛋白家族NF-κB活動的調控，使心肌干細胞因子（SCF）的濃度增加，而SCF介導的心臟肝細胞遷移可引起心肌損傷［20］?？梢姼逪cy對心肌的負面影響不僅是通過直接損傷，還可通過遺傳機制使心肌結構改變，從而影響心臟功能。

1.5其他 Hcy除通過氧化應激、促進心肌細胞外基質重塑、誘導心肌細胞自噬及凋亡、影響正常遺傳表達這4個方面參與CHF的發(fā)生之外，還有其他研究發(fā)現(xiàn)被報道。如Hcy還可通過抑制胱硫醚γ裂解酶活性減少內(nèi)源性H2S生成，從而使血管緊張素Ⅱ生成增多，引起心肌重構［21］；通過內(nèi)質網(wǎng)應激誘導心肌細胞結構和組織改變，且對心肌的能量和脂質的代謝有影響［22］；使過氧化物酶體增殖物活化受體（PPAR-α，-γ）、PGC-1α、雌激素相關受體α配體（ERRα）的表達受損從而導致心肌細胞增大、線粒體解體和功能障礙，改變脂肪酸氧化和能量代謝［23］。

2　相關干預研究

2.1降低血清Hcy療法 葉酸和維生素B12是Hcy代謝過程中的重要輔酶。眾所周知，補充葉酸和B族維生素可以降低血清中Hcy的水平，但對心血管事件的發(fā)展及預后是否有益目前仍有爭議［24］。有學者進行的涉及到47 429名參與者的隨機對照研究，發(fā)現(xiàn)應用葉酸、B族維生素降低血清Hcy的干預不能起到預防心血管事件的作用［25］。而更多研究提示降低Hcy療法是可改善疾病的，Das Undurti［26］進行的研究表明其對CHF的發(fā)生、發(fā)展有顯著益處。且有學者進行的AdCBS（能使肝細胞特異性生成胱硫醚-β-合成酶的基因載體）基因轉導、主動脈縮窄術（TAC，使后負荷增加導致心肌病變）小鼠模型實驗中，AdCBS基因導入后的高Hcy血癥小鼠，Hcy水平明顯降低（P＜0.001）、TAC術后生存率較對照組及高Hcy組高（P＜0.05）、TAC術后心肌肥大及心肌纖維化較高Hcy組改善（P＜0.001）、血清中抗氧化劑及過氧化物酶較高Hcy組高（P＜0.05）、血清中硫代巴比妥酸反應物（TBARS，用于分析細胞的脂質過氧化產(chǎn)物水平）及心肌的3-硝基酪氨酸陽性區(qū)域較高Hcy組低（P＜0.05），提示選擇性降低Hcy水平的基因轉導可通過減少氧化應激從而減弱因高負荷壓力產(chǎn)生的心肌病變［27］。

2.2其他療法 茶多酚是一種較強的抗氧化劑［28］，在健康人群中進行的研究表明其可明顯降低血清Hcy水平，同時緩解Hcy引起的氧化應激［29］；N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受體是興奮性谷氨酸受體的一種亞型，過度激活后可引起細胞膜內(nèi)外離子失衡，引起細胞損傷。Pankaj等［16］的實驗中，高Hcy組NMDAR1表達增加，應用地卓西平可以減弱組蛋白H3K9的乙?；饔?、減少NMDAR1的表達，從而改善高Hcy引起的心室重構。亦有研究表明，心臟特定的NMDAR1刪除，可改善高Hcy激活的MMP9介導的線粒體自噬［11］；目前已有眾多研究表明適量的H2S是一種對心肌細胞有益的氣體［30］，其可以緩解高Hcy介導的心肌組織脂質過氧化所致的心肌損傷［31］。有研究表明，H2S還可以使MEF2C 從MEF2C-HDAC1復合物中解離出來，并誘導產(chǎn)生miR-133a，從而緩解心肌細胞肥大［17］。以上研究均為高Hcy所致的CHF治療提供新的視角，但如何應用于臨床中，仍需要大量研究。而阿利吉倫是醫(yī)藥市場上已成熟的藥物，其為第二代腎素抑制劑，是新一代非肽類腎素阻滯藥，能在第一環(huán)節(jié)阻斷RAS系統(tǒng)，降低腎素活性，減少AngⅡ和醛固酮的生成。目前已有研究表明阿利吉倫可有效防止及改善高Hcy所至的心肌纖維化及舒張功能障礙，為臨床上CHF的治療提供了新的選擇［9］。

3　展望

越來越多的研究表明Hcy與CHF的發(fā)病機制相關，且損害機制是多途徑的，相關的治療方法亦在探索中。但在2014年中華醫(yī)學會心力衰竭診療指南中仍未明確將Hcy列為CHF的風險因素。因此關于Hcy對心肌組織的負面影響及相關治療有待進一步研究。

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doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2016.11.039

通信作者：柳潔

收稿日期：（2015-11-17） （本文編輯：蔡元元）