心肌纖維化的發(fā)病機制和治療進展

曾紫凡+王勇+李春+夏愷+王偉

【摘要】心肌纖維化是心肌細胞外基質(zhì)過度沉積導致的心臟病理性改變，導致這一改變的發(fā)病機制尚不清晰。因此，心肌纖維化的治療方式的研究仍受限制。本文闡述了近年來對心肌纖維化發(fā)病機制——主要包括生長因子、成纖維細胞及其代謝、神經(jīng)激素系統(tǒng)、炎癥反應的異常以及非編碼RNA等方面的研究進展，為進一步研究心肌纖維化的潛在分子發(fā)病機制及治療靶標提供了基礎。本文進一步綜述了中醫(yī)藥防治心肌纖維化的研究現(xiàn)狀，以期能夠為臨床提供更多用藥依據(jù)，促進中醫(yī)藥治療心血管疾病的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】心肌纖維化；發(fā)病機制；中醫(yī)藥；治療

【中圖分類號】R542.2 【文獻標識碼】A 【文章編號】ISSN.2095-6681.2016.27.0.03

心血管疾病是如今世界慢性疾病之首，而心肌纖維化是心血管疾病的公共病理階段?，F(xiàn)普遍認為，心肌纖維化是心臟中膠原蛋白過度生成、

沉積，導致瘢痕組織過度增生的一種心臟病理性改變。增生的主要原因是肌成纖維細胞高度表達α-SMA、生成細胞外基質(zhì)（ECM）異常。當心肌損傷時，心肌細胞壞死、凋亡，而肌成纖維細胞激活，啟動組織修復。正常修復程序完成后，肌成纖維細胞消失，而在異常情況下， 肌成纖維細胞持續(xù)存在，最終導致心肌纖維化[1]。心肌纖維化的具體機制的不明確，藥物療效的 不完善，使心肌纖維化研究成為心血管疾病領(lǐng)域的熱點，也是國家自然基金2016年重點項目的重點支持方向。

1 心肌纖維化的發(fā)病機制

研究發(fā)現(xiàn)，心肌纖維化與各種生長因子如轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）的產(chǎn)生和分泌、基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）及其機制因子（TIMP）的失衡、腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（RAAS）以及炎癥反應、非編碼RNA（ncRNA）的調(diào)控等有著密切的關(guān)系。

1.1 TGF-β

TGF-β超家族是一類重要的多功能生長因子，不僅介導細胞的生長、增殖、分化，而且在創(chuàng)傷愈合、細胞外基質(zhì)（ECM）的形成等方面具有重要作用。TGF-β信號通路被認為是組織修復和纖維化的最后公共通路 。TGF-β包括三種異構(gòu)體，即TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3，最初這三種異構(gòu)體以復合體的形式與休眠TGF-β結(jié)合蛋白（LTBP）結(jié)合，LTBP水解即可釋放出具有生物活性的TGF-β[2]。TGF-β的受體有兩種亞型，以Ⅰ與Ⅱ型兩種亞型的異二聚體形式存在，當其被激活時，可磷酸化Smad2、3，磷酸化的Smad2、3繼續(xù)與Smad4結(jié)合，核轉(zhuǎn)位繼而開啟目的基因的轉(zhuǎn)錄；相反，Smad7可以抑制TGF-β信號通路的激活[2]。在心肌中TGF-β1為主要亞型，血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）可使TGF-β1含量可明顯增加，誘導p-Smad2、TAK1、p38 MAPK等蛋白表達顯著增強[3]。此外，TGF-β可與AngⅡ、內(nèi)皮素（ET）、結(jié)締組織生長因子（CCN2）、血小板源生長因子（PDGF）等形成一個信號網(wǎng)絡，共同調(diào)節(jié)纖維化的發(fā)生[2]。

1.2 MMP及TIMP失衡

MMP是一類鋅依賴型內(nèi)肽酶類，其主要作用是裂解一種或者幾種不同結(jié)構(gòu)的ECM。TIMP主要通過調(diào)控MMP的活性從而更新ECM，也可以通過其他獨立于MMP的途徑來作用[4，5]。動物實驗[6]證明，TIMP3基因敲除小鼠在心臟壓力超負荷早期，可增強TGF-β1和TNF信號通路兩種信號通路的交聯(lián)反應，導致嚴重的心肌纖維化和早期心力衰竭。在對TIMP2，TIMP3基因敲除小鼠的研究中，AngⅡ灌注可致使TIMP3基因敲除小鼠發(fā)生更為嚴重的心肌纖維化，但是心肌肥厚程度微弱，而TIMP2基因敲除小鼠的結(jié)果正相反，繼此之后的細胞實驗也同樣驗證了這個結(jié)果[7]。該結(jié)果提示，TIMP具有調(diào)控MMP的作用以外的功能，共同調(diào)節(jié)纖維化的進程。

1.3 RAAS

RAAS為腎球旁細胞分泌的腎素進入血液循環(huán)而激活的一種酶參與的激素級聯(lián)反應，使血管緊張素原轉(zhuǎn)化為AngⅡ，最終通過結(jié)合血管緊張素受體（AT-R）發(fā)揮收縮血管、升高血壓的作用，是調(diào)節(jié)心血管系統(tǒng)活動的重要機制之一。在纖維化心臟中，RAAS能夠被持續(xù)激活。AngⅡ可以作為心肌成纖維細胞的有效激動劑，直接或者通過TGF-β激活小鼠心肌成纖維細胞[8]。有研究[9]顯示，AngⅡ能夠促進心肌成纖維細胞分泌白細胞介素（IL）-6，IL-6可誘導TGF-β產(chǎn)生以及Smad3磷酸化，從而促進心肌成纖維細胞分化為肌成纖維細胞，加快心肌纖維化的進程。也有研究[10]發(fā)現(xiàn)，AngⅡ能夠下調(diào)miR-29b，降低miR-29b對TGF-β/Smad3通路的抑制作用，從而促進心肌纖維化。此外，醛固酮是RAAS調(diào)節(jié)心血管系統(tǒng)活動的另一個效應因子。體外研究[11]顯示，醛固酮能夠濃度依賴性增加結(jié)締組織生長因子（CTGF）蛋白的表達，增強RhoA活性，從而調(diào)控膠原的產(chǎn)生。

1.4 炎癥反應

單核巨噬細胞可能通過吞噬清除壞死細胞來參與纖維化的發(fā)展，或通過清除凋亡成纖維細胞和細胞基質(zhì)碎片來減少纖維化的發(fā)生[12]。骨髓源性CD133+細胞經(jīng)TGF-β調(diào)控，分化為可分泌膠原的成纖維細胞，參與了此后TGF-β介導的心肌纖維化[13]，反應了急性炎癥反應向典型心力衰竭終末期表型的轉(zhuǎn)變過程[14]。肥大細胞可以分泌各種與纖維化相關(guān)的物質(zhì)，類胰蛋白酶是肥大細胞特異性的產(chǎn)物之一，其含量增加可通過激活蛋白酶激活受體（PAR）2，繼而選擇性誘導絲裂原活化蛋白激酶家族（MAPKs），從而促進心肌成纖維細胞合成分泌膠原蛋白[15-16]。有研究[17]證明，巨噬細胞和中性粒細胞分泌的OPN與細胞因子例如IL-1β、腫瘤壞死因子（TNF）-α

通過非NO依賴途徑協(xié)同增強成纖維細胞表達OPN。

1.5 ncRNA

近年來，越來越多研究顯示ncRNA在心肌纖維化的發(fā)生和發(fā)展中具有重要作用。van Rooij等人[18]首次發(fā)現(xiàn)miR-208能夠?qū)е滦募》屎窦袄w維化。也有研究[19]發(fā)現(xiàn)，miR-21表達增強能夠抑制ERK-MAPK信號通路抑制因子SPRY1，從而增強心肌成纖維細胞該信號通路活性，促進成纖維細胞存活，分泌生長因子。miR-21也可通過抑制TGF-βⅢ型受體從而增加膠原的產(chǎn)生，促進心肌纖維化[20]。Br?nnum等人[21]進一步證明了miR-21能夠作用于程序性死亡因子（PDCD）4以及SPRY1，從而參與內(nèi)皮-間質(zhì)細胞，上皮-間質(zhì)細胞的轉(zhuǎn)化，促進心臟重塑。另外，miR-29、

miR-1、miR-133等各種microRNA以及l(fā)ncRNA在心肌纖維化發(fā)展過程中的不同作用及作用機制，還有以ncRNA為靶標的治療方法也在進一步研究當中。

2 心肌纖維化的治療進展

2.1 RAAS相關(guān)藥物

血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑（ACEI）及血管緊張素受體拮抗劑（ARB）已廣泛應用于治療高血壓和各類心肌病。研究證明[22]，ACEI enalaprilat可通過阻滯ROS/P38 MAPK/TGF-β1信號轉(zhuǎn)導通路，從而抑制AngⅡ誘導的心肌成纖維細胞的增殖以及ECM沉積。ARB losartan可通過慢性阻滯AT1-R有效減輕動物模型和人體的心肌纖維化[23，24]。另外，Nicole等

人[25]的研究顯示，腎素抑制劑aliskiren可通過抑制高半胱氨酸所導致的Akt的激活，對心肌成纖維細胞的膠原代謝發(fā)揮直接的抑制作用。中國已于2016年引進aliskiren用于治療高血壓，但aliskiren相關(guān)的臨床試驗 ATMOSPHERE[26]發(fā)現(xiàn)，與單用enalapril相比，aliskiren與enalapril聯(lián)用治療慢性心力衰竭時低血壓、高血清肌酐、高血鉀以及腎損傷的患者增多，且單用aliskiren時較單用enalapril并無更大優(yōu)勢。這對進一步

應用阿利吉侖治療心血管疾病帶來了極大障礙。

2.2 TGF-β通路抑制劑

TGF-β中和抗體以及ALK5抑制劑被認為是治療心肌纖維化的有效靶點。但是有研究[27]顯示，使用TGF-β中和抗體治療壓力超負荷所致心肌纖維化、心肌肥厚動物模型，盡管中和抗體能夠抑制成纖維細胞的激活以及膠原蛋白mRNA的表達，但是未能改善心肌肥厚、血壓、心臟收縮功能。更有研究[28]顯示，TGF-β中和抗體雖然降低了心肌梗死小鼠膠原的產(chǎn)生，增強MMP的表達，但是卻使小鼠心室重塑更為嚴重，心臟收縮紊亂，死亡率增高。這些研究提示針對TGF-β單一靶點的、廣泛的拮抗治療方式的療效不令人滿意。同樣，被認為是潛在治療靶點的TGF-β受體ALK5，經(jīng)其抑制劑SM16處理后盡管改善了小鼠的心臟舒張功能，減緩了心肌纖維化的發(fā)展和膠原纖維的交聯(lián)，但同時發(fā)現(xiàn)SM16可增加小鼠的死亡率，使左心室擴張，導致小鼠炎性心臟瓣膜病變，從而限制了SM16在臨床上的應用[29]。

2.3 中醫(yī)藥

中醫(yī)藥治療纖維化有著確切的臨床療效。無論是中藥復方、單味藥還是中藥單體，在治療高血壓、心肌病等慢性心血管疾病方面都有很大的發(fā)展。目前，臨床應用較多的為活血化瘀通絡類藥物。例如，丹參的有效成分丹參酮ⅡA可以下調(diào)AngⅡ所致心肌纖維化大鼠TGF-β1/Smad2/3信號通路活性，有效抑制膠原沉積，CTGF、纖溶酶原激活物抑制劑（PAI）-1過表達，改善大鼠心肌纖維化[30]。復方芪參益氣可以通過抑制TNF-α/NF-κB以及IL-6/STAT3信號通路來保護心肌，減緩氧化應激和炎癥導致的心室重塑以及心肌纖維化[31]。活血祛瘀古方大黃?蟲丸可以抑制異丙腎上腺素（ISO）誘導的心肌纖維化大鼠心肌間質(zhì)細胞產(chǎn)生的膠原蛋白，減輕心肌纖維化，從而改善心肌重構(gòu)[32]。也有其它功效的中藥具有抗心肌纖維化的作用。例如苦參的主要成分氧化苦參堿可以通過抑制Smad2、3、4來降低醛固酮誘導的心肌成纖維細胞增殖、抑制其分化成為肌成纖維細胞[33]。黃芪中有效成分黃芪甲苷可能可能是通過抑制心肌組織中TGFβ1的過度表達從而抑制慢性心力衰竭（CHF）大鼠的心肌纖維化[34]。廖火城等[35]研究證明，

經(jīng)典復方四逆湯能夠下調(diào)ISO所致心肌纖維化大鼠Smad2表達，上調(diào)Smad7表達，從而干預心肌纖維化的發(fā)展。

中藥單味藥、中藥復方、中藥有效提取成分可以通過多靶點預防和治療心肌纖維化的發(fā)生和發(fā)展，提示需要在對心肌纖維化發(fā)病機制研究的基礎上來研究中藥抗心肌纖維化的作用機制。另外，中醫(yī)藥病證結(jié)合的治療理念，能夠根據(jù)所致心肌纖維化的病因不同采取不同的治療方法，促進“個體化”治療的發(fā)展。

3 總結(jié)和展望

心肌纖維化是各種心血管疾病的共有病理表現(xiàn)，纖維化致使心肌僵硬度增加，心臟的舒張、收縮能力紊亂，最終引起心力衰竭。治療心肌纖維化，研究TGF-β、PDGF等心肌纖維化發(fā)病過程中所涉及到的信號的表達是目前研究的熱點，針對不同靶點的藥物也正在研發(fā)當中。此外microRNA也成為治療心肌纖維化的潛在靶點，miR-208和miR-195反義核酸用于治療心肌肥大已處于臨床前研究[36]。但如何在副作用最小化的情況下預防和治療心肌纖維化是現(xiàn)階段的一個難題。中藥的多靶點作用為治療心肌纖維化帶來了希望。然而在其被證明有顯著治療效果的情況下，其治療機制仍舊不夠明確。因此，心肌纖維化的具體發(fā)病機制、藥物對疾病的效果及副作用、中藥多點微調(diào)的協(xié)同作用機制亟待進一步研究。

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