抑瘤素M在心肌再生中的功能機(jī)理

張浥塵

【摘要】目前心血管疾病已然成為中國(guó)居民死亡的重要因素。由于人的心肌受損后不能再生，因而對(duì)于罹患心梗、心衰等疾病的患者來(lái)說(shuō)，誘導(dǎo)受損心肌再生是一種潛在的治療方案。若能使受損心肌再生從而最大限度地恢復(fù)心臟結(jié)構(gòu)和生理上的完整性，必會(huì)為廣大患者帶來(lái)福音。有研究報(bào)道抑瘤素M能夠促進(jìn)心肌細(xì)胞分泌促使巨噬細(xì)胞向心肌受損位置遷移的胰島再生源蛋白3β并可以介導(dǎo)心肌的去分化。這就需要我們深入研究OSM的作用機(jī)理，了解OSM是通過(guò)怎樣的方式使心肌再生的。

【關(guān)鍵詞】抑瘤素M；Reg3β；巨噬細(xì)胞；去分化；心肌再生；

【中圖分類號(hào)】R542.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】ISSN.2095-6681.2017.32..02

近年以來(lái)，經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，居民生活水平不斷提高，隨之而來(lái)的還有不健康生活方式導(dǎo)致的心血管疾病，其中尤以缺血性心臟病如心梗等呈現(xiàn)高發(fā)態(tài)勢(shì)。在自然狀態(tài)下，人類心肌受損后是不能夠再生的。梗死區(qū)的壞死細(xì)胞往往會(huì)被疤痕組織取代而影響心臟的泵血功能，患者終會(huì)因慢性心衰而死亡。最近研究發(fā)現(xiàn)抑瘤素M（oncostatin M，OSM）能夠讓心肌細(xì)胞產(chǎn)生應(yīng)答，促進(jìn)其分泌有募集巨噬細(xì)胞作用的胰島再生源蛋白3β（Reg3β），而且OSM被證明有誘導(dǎo)心肌細(xì)胞去分化的作用[1]，是心肌梗死之后心肌去分化、愈合心臟的關(guān)鍵介導(dǎo)因子。本文對(duì)近年OSM促使心肌再生功能機(jī)理的研究做一簡(jiǎn)要綜述。

1 抑瘤素M蛋白、胰島再生源蛋白3β的簡(jiǎn)要介紹

OSM是一種由單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞和激活的T細(xì)胞分泌多功能細(xì)胞因子[2-4]，屬白細(xì)胞介素6（interleukin-6，IL-6）家族成員，并且有Ⅰ型和Ⅱ型兩種類型的OSM受體（OSM receptor，OSMR）。通過(guò)與OSMR結(jié)合，OSM能夠激活了細(xì)胞內(nèi)一些信號(hào)的傳遞從而介導(dǎo)與其相關(guān)的各種生理作用。OSM不僅能抑制某些腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)，還可作用于其他多種細(xì)胞，參與眾多的生理病理過(guò)程，在多種疾病中發(fā)揮重要作用，包括調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、刺激造血、促進(jìn)細(xì)胞去分化等功能。有文獻(xiàn)匯報(bào)，OSM也可以促進(jìn)肝臟再生[5]。

Reg3β是一個(gè)多功能分子，最先在大鼠胰腺炎中被發(fā)現(xiàn)[6]。研究發(fā)現(xiàn)Reg蛋白可以調(diào)控?fù)p傷部位的炎癥因子表達(dá)[7]，促進(jìn)破損部位關(guān)閉，并能促進(jìn)細(xì)胞再生?，F(xiàn)有的研究已經(jīng)有充分證據(jù)證明Reg3β蛋白能夠誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞的活動(dòng)，繼而提高Reg蛋白在炎癥相應(yīng)過(guò)程與再生過(guò)程中控制巨噬細(xì)胞移動(dòng)的地位。

2 OSM能夠促進(jìn)胰島再生源蛋白R(shí)eg3β的分泌從而招募巨噬細(xì)胞

適度的炎癥反應(yīng)能夠防止傷口感染、促進(jìn)傷口愈合。炎癥反應(yīng)的表征之一就是免疫細(xì)胞數(shù)目增多，L?rchner等人發(fā)現(xiàn)免疫細(xì)胞聚集的過(guò)程能夠由Reg3β調(diào)節(jié)[8]。

在L?rchner等人的實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)控制了其他變量的OSM處理的心肌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了免疫激活的Reg3β蛋白，而同樣施用OSM的心肌派生的非心肌細(xì)胞中沒(méi)有檢測(cè)到Reg3β蛋白。Western Blot結(jié)果表明產(chǎn)生Reg3β的是去分化的心肌細(xì)胞，同時(shí)伴隨有OSMR表達(dá)量的提高，這說(shuō)明Reg3β心肌細(xì)胞中的表達(dá)取決于OSM的信號(hào)調(diào)控[9]。

因?yàn)榕cOSM同屬IL-6蛋白家族的其他成員還有很多，上述實(shí)驗(yàn)不能說(shuō)明其他IL-6家族蛋白不能夠顯著促進(jìn)Reg3β的表達(dá)。然而Western blot的結(jié)果表明OSM遠(yuǎn)比其他IL-6家族成分更加明顯地促進(jìn)了心肌細(xì)胞中Reg3β的產(chǎn)生。研究人員在使用蛋白質(zhì)組學(xué)進(jìn)行研究的同時(shí)，還通過(guò)DNA基因陣列檢測(cè)的方式同樣檢測(cè)了OSM轉(zhuǎn)錄水平的影響。在施加OSM之后，Reg的mRNA較其他mRNA表達(dá)上調(diào)幅度更大。這與Western blot得出的結(jié)論一致，表明OSM信號(hào)能夠促進(jìn)Reg基因的轉(zhuǎn)錄、表達(dá)。而OSM所促進(jìn)分泌的Reg3β能夠持續(xù)招募巨噬細(xì)胞。高濃度的Reg3β能夠促進(jìn)巨噬細(xì)胞向特定區(qū)域移動(dòng)。OSM能夠提高心肌部位的Reg3β濃度，促進(jìn)巨噬細(xì)胞向心肌層遷移并聚集，使得巨噬細(xì)胞數(shù)目增加，并且進(jìn)一步浸潤(rùn)到心肌層中，清除心肌中損傷的心肌細(xì)胞和中性粒細(xì)胞，適當(dāng)加強(qiáng)炎癥反應(yīng)，最后會(huì)減少基質(zhì)的降解程度，減少心肌過(guò)度纖維化程度，促進(jìn)心肌的再生[10]。

為了證明OSM而非其他物質(zhì)能夠促進(jìn)巨噬細(xì)胞的募集，L?rchner等在對(duì)OSMR敲除小鼠的進(jìn)一步研究中發(fā)現(xiàn)，OSMR敲除鼠的梗死組織中的單核細(xì)胞與其髓系細(xì)胞總數(shù)目明顯更少，但是其數(shù)目在第1天和第21天的結(jié)果沒(méi)有區(qū)別，更重要的是，OSMR敲除鼠梗死四天后的組織中發(fā)現(xiàn)包括CD11bh1型在內(nèi)的巨噬細(xì)胞含量降低，但是同樣在第1天和第21天的結(jié)果中沒(méi)有區(qū)別。

以上實(shí)驗(yàn)得出兩個(gè)結(jié)論，一是證明了OSM作用與單核細(xì)胞最初的招募與單核細(xì)胞分化成巨噬細(xì)胞無(wú)關(guān)，二是表明在OSM信號(hào)缺失后會(huì)顯著降低單核細(xì)胞的招募、積累，從而導(dǎo)致巨噬細(xì)胞減少。

3 OSM能促進(jìn)心肌細(xì)胞去分化

首先根據(jù)發(fā)育學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)報(bào)道[11]，我們可以知道在早起胚胎發(fā)育過(guò)程中，心肌細(xì)胞大多都會(huì)表達(dá)平滑肌基因，例如平滑肌輔肌動(dòng)蛋白基因，但在發(fā)育過(guò)程中相關(guān)基因表達(dá)程度逐漸降低，最終在成人心臟中只有血管周圍的平滑肌細(xì)胞中才會(huì)表達(dá)合成平滑肌輔肌動(dòng)蛋白。

Thomas Kubin等人在體外培養(yǎng)大鼠心肌并用不同的細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子處理它們，發(fā)現(xiàn)OSM處理的心肌細(xì)胞細(xì)胞顯著增大且肌節(jié)缺少，并開始表達(dá)SM-輔肌動(dòng)蛋白和α-SM-肌動(dòng)蛋白等在胚胎或原始心肌才表達(dá)的產(chǎn)物，這可以認(rèn)為是心肌去分化的特征1。在之后的實(shí)驗(yàn)中，Thomas Kubin等發(fā)現(xiàn)梗死區(qū)邊界有OSM表達(dá)，與其相關(guān)的SM-輔肌動(dòng)蛋白在心肌梗死區(qū)邊界內(nèi)的心肌細(xì)胞中也強(qiáng)表達(dá)，這與Gwechenberger等之前在缺血/再灌注損傷的犬模型現(xiàn)象吻合。此外，實(shí)驗(yàn)還觀察到梗死區(qū)邊界中的心肌細(xì)胞存在干細(xì)胞標(biāo)志物Runx1[12]。endprint

Thomas Kubin等在對(duì)人心肌細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)中，OSM處理的成年心肌細(xì)胞表現(xiàn)以肌節(jié)結(jié)構(gòu)缺失為特征的去分化，并開始表達(dá)幾種典型的胎兒或胚胎細(xì)胞標(biāo)志物，這些心肌細(xì)胞被發(fā)現(xiàn)能夠重新進(jìn)入細(xì)胞周期并開始增殖[13]。

在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，Thomas Kubin等觀察到心肌細(xì)胞中表達(dá)了祖細(xì)胞標(biāo)志物Runx1的同時(shí)，OSMR的表達(dá)也顯著增加，這表明在體內(nèi)條件下，心肌的去分化與OSM密切相關(guān)。

以上的體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)中OSM促進(jìn)心肌細(xì)胞去分化，表達(dá)祖細(xì)胞標(biāo)記物并不能證明在病理?xiàng)l件下，OSM對(duì)于心肌細(xì)胞有著同樣的作用。通過(guò)補(bǔ)充如下的兩個(gè)病理模型及OSMR敲除實(shí)驗(yàn)，我們可以明確OSM的確具有誘導(dǎo)心肌細(xì)胞去分化與祖細(xì)胞標(biāo)志物表達(dá)的能力。

第一個(gè)模型是通過(guò)心臟特異性過(guò)表達(dá)單核細(xì)胞趨化蛋白-1從而設(shè)計(jì)慢性心肌炎模型。在這種模型下實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)平滑肌輔肌動(dòng)蛋白在心肌細(xì)胞中重新得到較強(qiáng)的表達(dá)，從而能夠誘導(dǎo)心肌細(xì)胞去分化。

第二個(gè)模型是通過(guò)結(jié)扎左前降支冠狀動(dòng)脈（LAD）來(lái)設(shè)計(jì)急性心梗模型。在此模型下梗死區(qū)域與梗死邊界兩地的巨噬細(xì)胞都表達(dá)出較高水平的OSM，而在梗死邊界區(qū)域明顯發(fā)現(xiàn)了平滑肌輔肌動(dòng)蛋白的表達(dá)。

而在OSMR敲除鼠心梗之后，心肌中并沒(méi)有平滑肌輔肌動(dòng)蛋白和Runx1的重新表達(dá)，從而表明無(wú)論是在慢性炎癥還是急性心梗的情況下，去分化都依賴于OSM信號(hào)的介導(dǎo)。

4 在擴(kuò)張型心肌病等慢性疾病中OSM過(guò)表達(dá)會(huì)導(dǎo)致心臟功能受損

在擴(kuò)張型心肌病（DCM）的情況中，若OSM過(guò)量表達(dá)會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生更多的Reg3β，這會(huì)招募更多能產(chǎn)生OSM的巨噬細(xì)胞，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)遲遲不能消退，加之OSM的去分化作用又會(huì)導(dǎo)致心肌細(xì)胞無(wú)法再分化，難以補(bǔ)充修復(fù)受損的心肌組織。若不加以調(diào)節(jié)，就有可能因?yàn)檠装Y信號(hào)的持續(xù)存在、范圍擴(kuò)大或者心肌細(xì)胞再分化被推遲，最終削弱心臟收縮力，引起慢性心衰[14]。

由此可知，OSM信號(hào)能在心梗時(shí)保護(hù)心臟，使心肌細(xì)胞去分化，取代損傷部位發(fā)揮正常心肌的作用。但是，心肌細(xì)胞的去分化程度是需要控制的，OSM信號(hào)過(guò)度激活與表達(dá)在DCM等慢性疾病中反而損害了心臟的收縮效果，不利于心肌的重生。因而精準(zhǔn)調(diào)控炎癥過(guò)程能夠避免炎癥反應(yīng)過(guò)激與持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，從而避免對(duì)心臟重塑、愈合甚至是心臟再生產(chǎn)生不利影響。

5 展 望

由于無(wú)法直接在人體上進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，以上所涉及的所有關(guān)于OSM，OSMR與Reg3β的實(shí)驗(yàn)均是基于鼠類實(shí)驗(yàn)上的，必然與人體內(nèi)的某些機(jī)制存在差異。此外，心臟再生必須要在出生后很短時(shí)間內(nèi)的一個(gè)時(shí)間窗才會(huì)存在，此時(shí)細(xì)胞分化程度低，容易誘導(dǎo)重新進(jìn)入細(xì)胞周期。最后，人類早期胚胎是有少部分實(shí)驗(yàn)證明過(guò)是具有一定的再生能力，但是由于實(shí)驗(yàn)難以開展并沒(méi)有證明其中的某些機(jī)理。實(shí)驗(yàn)?zāi)壳叭孕枰嗟娜祟惒±龜?shù)據(jù)及研究支持，但學(xué)術(shù)對(duì)心肌再生的認(rèn)識(shí)已經(jīng)取得的巨大的突破，而且不斷有新的機(jī)理與實(shí)驗(yàn)方法被提出。相信隨著研究的深入，人們終會(huì)實(shí)現(xiàn)心肌再生的臨床應(yīng)用。

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本文編輯：李 豆endprint