C/EBPβ在預(yù)防心源性運動猝死中的潛在作用

田閣徐昕 李國平

1北京體育大學(xué)研究生院（北京100084）

2上海體育學(xué)院運動科學(xué)學(xué)院運動康復(fù)系（上海200438）

3國家體育總局運動醫(yī)學(xué)研究所（北京100061）

長期規(guī)律適宜強度的運動可引起運動性心肌肥厚，并伴隨著心臟功能的增強，目前認(rèn)為是對心臟起保護作用的適應(yīng)性變化[1，2]。然而，近些年來，隨著民眾運動熱情的高漲，體育賽事的增多，除了專業(yè)運動員，業(yè)余馬拉松選手運動性猝死也時有發(fā)生，引起社會各界的廣泛關(guān)注[3-5]。其中，肥厚性心肌病是年輕運動員發(fā)生心源性猝死的最主要原因，篩查病理性心肌肥厚是減少運動性猝死的重要途徑[6-8]。由于運動性和病理性心肌肥厚的諸多形態(tài)學(xué)指標(biāo)相似，并存在兩者可能重合的形態(tài)學(xué)改變，從現(xiàn)有的技術(shù)上進行區(qū)別鑒定尚有一定難度[9]。從分子生物學(xué)角度深入了解運動性和病理性心肌肥厚的發(fā)生機制，對于兩者的鑒別診斷有重要意義。目前，心肌肥厚相關(guān)的信號通路和轉(zhuǎn)錄因子研究多集中在病理學(xué)方面，而生理性心肌肥厚分子機制相關(guān)研究較少。

CCAAT/增強子結(jié)合蛋白β（CCAAT/enhancer binding protein β，C/EBPβ）是一個重要的轉(zhuǎn)錄因子，其C端包含一個保守的堿基亮氨酸拉鏈（basic leucine zipper，bZIP），可以通過二聚化和連接DNA結(jié)合位點（“CCAAT”序列） 調(diào)節(jié)靶基因轉(zhuǎn)錄[10，11]。目前，關(guān)于C/EBPβ在心肌中的作用多集中在病理學(xué)研究方面。而在2010年，Bostrom[12]等發(fā)現(xiàn)，游泳運動負(fù)性調(diào)節(jié)C/EBPβ是運動性心肌肥厚和細(xì)胞增殖的關(guān)鍵。本文就C/EBPβ在運動性和病理性心肌肥厚中的作用等做一綜述，以期為鑒別診斷運動性和病理性心肌肥厚以及制定合理的運動方案提供新的思路，最終達到預(yù)防運動猝死發(fā)生的目的。

1 C/EBPβ與病理性心肌肥厚

關(guān)于C/EBPβ的研究多集中在病理性心肌肥厚中，心肌受損時C/EBPβ表達普遍升高，而抑制C/EBPβ表達可以有效減輕心肌病理性重構(gòu)。在主動脈弓縮窄術(shù)（transverse aortic constriction，TAC）引起的心衰小鼠心肌C/EBPβ蛋白表達以及C/EBPβ DNA結(jié)合活性均增加[13]。Briest[14]等發(fā)現(xiàn)C/EBP參與去甲腎上腺素（norepinephrine，NE）通過調(diào)節(jié)白介素-6（interleukin-6，IL-6）、IL-6受體以及STAT3誘導(dǎo)左右心室心肌細(xì)胞肥厚的過程。Murray[15]等發(fā)現(xiàn)異丙腎上腺素（isoproterenol，ISO）可以通過PI3K/Akt和MEK/ERK1/2通路激活C/EBPβ，C/EBPβ與IL-18結(jié)合蛋白（IL-18 binding protein，IL-18BP）啟動子結(jié)合增加導(dǎo)致IL-18BP活性增加，引起病理性心肌肥厚；采用siRNA抑制C/EBPβ表達可以阻止ISO誘導(dǎo)的IL-18BP基因表達增加，提示ISO誘導(dǎo)的心肌肥厚發(fā)生與C/EBPβ有關(guān)。同時，C/EBPβ還是神經(jīng)調(diào)節(jié)素-1（neuregulin-1，NRG-1）的重要效應(yīng)分子，而NRG-1過表達可以誘導(dǎo)心肌細(xì)胞增殖，促進心肌再生，從而保護心肌梗死后的心功能[16]。

心肌纖維化是心肌病理性重構(gòu)的主要特點之一。Ambrosino[17]發(fā)現(xiàn)p38MAPK調(diào)節(jié)C/EBPβ和轉(zhuǎn)錄增強因子（transcriptional enhancer factor-1，TEF-1）與1型膠原α1鏈（α1 chain of collagen type 1，COL1A1）啟動子結(jié)合，從而調(diào)節(jié)心肌COL1A1 mRNA水平，抑制心肌細(xì)胞纖維化。肖晗[18]等采用雙熒光素酶報告基因?qū)嶒灠l(fā)現(xiàn)，Tgfb1啟動子區(qū)序列質(zhì)粒缺失C/EBPβ結(jié)合位點時，血管緊張素Ⅱ（angiotensinⅡ，AngⅡ）無法增加轉(zhuǎn)化生長因子β1（transforming growth factor-β1，TGF-β 1）轉(zhuǎn)錄活性，可見C/EBPβ參與AngⅡ誘導(dǎo)的TGFβ1轉(zhuǎn)錄表達增加。而免疫印跡實驗表明，腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）激活劑AICAR抑制C/EBPβ介導(dǎo)AngⅡ引起的TGFβ1產(chǎn)生增加的過程[18]。TGFβ1是一種細(xì)胞因子，是直接調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞分化和細(xì)胞外基質(zhì)產(chǎn)生的主要致病因子[19]?？梢姡瑴p少C/EBPβ表達可以抑制心肌纖維化。

抑制C/EBPβ可以抑制皮質(zhì)醇誘發(fā)的心肌環(huán)氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）增加，改善皮質(zhì)醇對心臟的病理作用。研究表明，心肌細(xì)胞中氫化可的松、皮質(zhì)酮和地塞米松三種糖皮質(zhì)激素均可誘導(dǎo)COX-2表達增加，但在成纖維細(xì)胞內(nèi)COX-2無顯著變化[20]。在心臟中COX-2過表達會誘導(dǎo)心肌病理性肥厚，損害心臟功能[21，22]。Sun[20]等進一步采用免疫共沉淀實驗發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)醇誘發(fā)COX-2表達與C/EBPβ和糖皮質(zhì)激素受體共調(diào)COX-2啟動子有關(guān)，同時，抑制C/EBPβ可抑制皮質(zhì)醇對COX-2啟動子的激活及COX-2蛋白的增加。 另外，心外膜包裹心臟，同時作為多種潛能祖細(xì)胞和旁分泌因子的來源，對心肌發(fā)育和損傷修復(fù)均有重要作用。心外膜中，C/EBP含量降低可以抑制炎癥反應(yīng)，保護心肌缺血再灌注損傷[23]。Huang[23]等發(fā)現(xiàn)在心肌梗死和缺血再灌注損傷時，心外膜增強因子Raldh2和Wt1的激活依賴于C/EBP；而抑制心外膜C/EBP的表達可改善心臟缺血損傷，具有心肌保護作用，其作用至少部分源于抑制中性粒細(xì)胞的募集和炎癥反應(yīng)。以往研究也發(fā)現(xiàn)，肺上皮細(xì)胞中C/EBPβ滅活可以抑制中性粒細(xì)胞，抑制吸煙引起的炎癥反應(yīng)[24]。以上研究表明，C/EBP調(diào)節(jié)損傷后炎癥反應(yīng)可能在組織中普遍存在，進一步研究C/EBP下游炎癥相關(guān)靶基因可能會發(fā)現(xiàn)心臟修復(fù)和保護的新途徑。也有研究表明[25]，C/EBPβ基因敲除通過抑制促炎信號通路p65/NF-κB抑制PE誘導(dǎo)的病理性心肌重構(gòu)。

同時，C/EBPβ可以協(xié)同活化T細(xì)胞核因子（nuclear factor of activated T cells，NFAT）影響鈣調(diào)節(jié)蛋白鈣調(diào)磷酸酶調(diào)節(jié)蛋白1-4（regulator of calcineurin1-4，RCAN1-4）的表達[13]。RCAN1-4被認(rèn)為是心肌內(nèi)源性鈣的報告基因，在逆轉(zhuǎn)鈣失衡引起的心肌收縮功能下降及改善心肌重構(gòu)中具有重要作用[26]。Oh[13]等通過凝膠電泳遷移率變動分析實驗發(fā)現(xiàn)C/EBPβ具有多個可結(jié)合RCAN1-4的位點，其中的三個位點是NFAT-C/EBPβ結(jié)合位點，進一步免疫共沉淀實驗發(fā)現(xiàn)C/EBPβ可同時結(jié)合NFAT c1和RCAN1-4啟動子；采用SiRNA抑制C/EBPβ后發(fā)現(xiàn)，C2C12細(xì)胞中鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶/NFAT通路激活RCAN1-4至少部分依賴C/EBPβ，而C/EBPβ激活RCAN1-4 Luc不依賴鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶。同時，在心肌細(xì)胞中，MEK1激活C/EBPβ結(jié)合活性可增加C/EBPβ與啟動子的結(jié)合以及RCAN1-4表達，MEK1抑制劑可抑制此過程[13]。Zhu[27]等也發(fā)現(xiàn)，MEK1/ERK1/2MAPK級聯(lián)信號通路激活時，C/EBPβ DNA結(jié)合活性增加。

2 C/EBPβ與運動性心肌肥厚

Bostrom[12]及其同事詳細(xì)研究了運動后心肌適應(yīng)性肥厚的機制，發(fā)現(xiàn)游泳運動后心臟伴隨生理性心肌肥厚和心肌增殖，此過程與C/EBPβ密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，在運動刺激下，心肌C/EBPβ顯著下調(diào)，且CITED4顯著上調(diào)；且在體外培養(yǎng)心肌中采用SiRNA抑制C/EBPβ或使用C/EBPβ+/-（C/EBPβ基因部分敲除）小鼠模擬運動抑制C/EBPβ表達時，心肌出現(xiàn)肥厚和增殖，并伴有與運動誘導(dǎo)類似的基因表達，發(fā)現(xiàn)C/EBPβ負(fù)調(diào)節(jié)下游轉(zhuǎn)錄因子CITED4調(diào)控心肌增殖，表明C/EBPβ對運動誘導(dǎo)心肌增殖有重要作用。同時，C/EBPβ表達減少會導(dǎo)致心肌肥厚有關(guān)基因下調(diào)，如Gata4，Tbx5，Nkx2.5，α-MHC，TnI，及TnT；C/EBPβ表達減少后也可以通過與血清反應(yīng)因子（serum response factor，SRF）作用進一步激活Gata4[12]。而Gata4在心肌增殖、分化[28]以及損傷后再生[29，30]等方面起重要作用。Bei[31]等人的研究結(jié)果與Bostrom[12]等人一致，發(fā)現(xiàn)游泳運動可以使小鼠心肌C/EBPβ顯著減低，CITED4顯著升高。且該研究對小鼠注射細(xì)胞增殖抑制劑5-氟脲嘧啶（5-Fluorouracil，5-FU）后發(fā)現(xiàn)，5-FU可以降低游泳導(dǎo)致的心肌CITED4增高，但是對C/EBPβ含量、心臟重量及心肌細(xì)胞大小無影響，認(rèn)為CITED4僅是細(xì)胞增殖的關(guān)鍵，而C/EBPβ不僅可以通過CITED4調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞增殖，也在心肌細(xì)胞肥大中起重要作用[31]。

以往研究發(fā)現(xiàn)[12]，游泳運動可以通過C/EBPβ調(diào)節(jié)下游保護性基因，如Gata4，誘導(dǎo)運動性心肌肥厚保護心臟。Konstandin[32]等對小鼠進行4周自主轉(zhuǎn)輪跑運動干預(yù)后發(fā)現(xiàn)，對照組小鼠和纖維鏈接蛋白（fibronectin，F(xiàn)n）基因敲除（KO）小鼠心肌C/EBPβ分別減少了48%和46%?？梢娪斡具\動和自發(fā)轉(zhuǎn)輪跑運動均可抑制心肌中C/EBPβ的表達，進一步證明不同類型規(guī)律運動對C/EBPβ均具有調(diào)節(jié)作用。但是目前關(guān)于不同運動方式、運動強度和運動時間對C/EBPβ影響的報道尚較少。同時，運動調(diào)節(jié)C/EBPβ的分子機制以及是否與其他生理性肥厚信號通路相聯(lián)系尚不清楚。例如，胰島素樣生長因子-1（insulin-like growth factor-1，IGF-1）通過PI3K/Akt調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞，是經(jīng)典的心肌適應(yīng)性通路之一[33，34]。在心肌細(xì)胞培養(yǎng)中，Akt過表達或抑制會分別抑制和增加C/EBPβ表達[12]。且Murray[15]等已發(fā)現(xiàn)ISO可以通過PI3K/Akt調(diào)節(jié)C/EBPβ，進而調(diào)節(jié)病理性心肌肥厚。但是PI3K/Akt調(diào)節(jié)C/EBPβ是否在運動性心肌肥厚中起作用尚需進一步研究。

3 小結(jié)

本文就C/EBPβ在心臟中的作用進行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)C/EBPβ在病理性心肌肥厚中起保護作用，同時也是生理性心肌肥厚的重要影響因素（圖1），但目前相關(guān)離體和在體研究較少，且相關(guān)人體研究缺乏，尚需進步探索。

以上研究表明，在壓力和藥物誘導(dǎo)的心肌病模型中，C/EBPβ表達均增加，并通過促進心肌細(xì)胞肥大、增殖以及炎癥反應(yīng)等引起心肌重塑；抑制C/EBPβ可減輕病理性心肌肥厚。C/EBPβ+/-小鼠與規(guī)律運動干預(yù)后小鼠的心臟表型類似，出現(xiàn)生理性心肌肥厚。提示運動調(diào)節(jié)C/EBPβ的相關(guān)研究可以為運動改善心血管疾病提供理論依據(jù)。同時，C/EBPβ在心肌中表達的差異可能是區(qū)分運動性和病理性心肌肥厚的關(guān)鍵依據(jù)，是預(yù)防心源性運動猝死的潛在途徑。