心臟因子與冠心病的研究進(jìn)展

吳葉順 楊春 楊玲

1蘇州大學(xué)附屬第三醫(yī)院心內(nèi)科（江蘇常州213003）；2華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院麻醉科（武漢430030）

心臟作為具有分泌器官的功能逐步受到關(guān)注與重視，正?；驊?yīng)激狀態(tài)下的心臟可分泌特異性因子，這些因子在維持心臟穩(wěn)態(tài)、應(yīng)對(duì)細(xì)胞損傷及心肌重塑等過(guò)程中發(fā)揮不同的生理作用，進(jìn)而影響心臟疾病的發(fā)展，同時(shí)也可經(jīng)由內(nèi)分泌途徑參與遠(yuǎn)端器官組織及全身代謝的過(guò)程，這一類(lèi)心臟分泌物被稱(chēng)為“心臟因子”（cardiokines）［1?2］。心臟因子的表達(dá)在心臟不同的生理狀態(tài)下具有顯著差異，這些分泌的蛋白質(zhì)是維持正常心臟功能所必需的，并以自分泌或旁分泌方式在心臟細(xì)胞通訊中發(fā)揮重要作用，抑或在病理性心臟損傷中調(diào)節(jié)在心肌細(xì)胞及成纖維細(xì)胞的改變，及參與炎癥過(guò)程，發(fā)揮其對(duì)心臟的調(diào)節(jié)性保護(hù)或有害作用［3?4］。隨著研究深入，我們團(tuán)隊(duì)總結(jié)并認(rèn)識(shí)到心臟因子已成為具有評(píng)估心臟功能及輔助臨床診斷的新型生物標(biāo)志物，有可能拓展為心臟疾病治療的新靶點(diǎn)［2］。

目前已識(shí)別的心臟因子有數(shù)十種之多［2］，其中心房利鈉肽（atrial natriuretic peptide，ANP）和腦利鈉肽（brain na?triuretic peptide，BNP）在心血管疾病的診斷、治療及預(yù)后判斷等方面已得到廣泛應(yīng)用［5］，它們主要在心肌中合成，并以自分泌或旁分泌方式直接影響心臟細(xì)胞生理功能，對(duì)心肌重塑產(chǎn)生有益作用，BNP 的血清濃度已成為心力衰竭的診斷指標(biāo)之一并已應(yīng)用于臨床急性心力衰竭的治療［6?7］，亦有研究發(fā)現(xiàn)基因重組人BNP（新活素、奈西立肽等）可通過(guò)lncRNA EGOT 調(diào)節(jié)磷脂酰肌醇3?激酶（phospha?tidylinositol 3?kinase，PI3K）通路以改善心肌細(xì)胞缺氧損傷［8］。ANP 與BNP 臨床應(yīng)用的成功使其他心臟因子作為心臟疾病新型生物標(biāo)記物的前景備受關(guān)注，白介素（Inter?leukin，IL）?33、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子?21（fibroblast growth factor 21，F(xiàn)GF21）、卵泡抑制素蛋白?1（follistatin?like 1，F(xiàn)STL1）、分泌性卷曲相關(guān)蛋白?2（secreted frizzled?related protein，Sfrp2）、巨噬細(xì)胞移動(dòng)抑制因子（macrophage migra?tion inhibitory factor，MIF）及神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白（neuregulin，NRG）等為代表的心臟因子在冠心病中的相關(guān)研究也成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的學(xué)術(shù)熱點(diǎn)，現(xiàn)本文將就其在冠心病中的生理作用展開(kāi)綜述，以期其能為冠心病臨床及基礎(chǔ)研究提供一定的參考價(jià)值。

1 IL?33 與ST2 蛋白

IL?33 是IL?1 家族的新成員，是ST2 蛋白的特異性配體，當(dāng)心肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞受到牽拉刺激時(shí)，心肌成纖維細(xì)胞表達(dá)IL?33 上調(diào)，同時(shí)也釋放大量的可溶性ST2（sST2）［9］。據(jù)報(bào)道IL?33 可通過(guò)ST2 跨膜受體（ST2L）激活核因子NF?κB 和絲裂原活化蛋白激酶，在冠心病相關(guān)的多種炎癥免疫過(guò)程中發(fā)揮重要作用，以減輕心肌細(xì)胞凋亡及調(diào)節(jié)心肌梗死后的心臟功能障礙；而病理過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)多sST2 與IL?33 結(jié)合后將競(jìng)爭(zhēng)性抑制其與ST2L 結(jié)合，從而阻斷IL?33/ST2L 信號(hào)通路，使其拮抗心肌細(xì)胞肥大和心肌纖維化作用減弱［9?10］。此外，醛固酮受體拮抗劑可降低sST2水平而間接使IL?33表達(dá)增高，增強(qiáng)IL?33/ST2L信號(hào)通路作用，減少梗死后心肌的炎癥反應(yīng)和纖維化［11］；β受體阻滯劑可通過(guò)增強(qiáng)IL?33/ST2L 信號(hào)傳導(dǎo)，降低sST2 的表達(dá)，明顯減輕心梗后心肌纖維化［12］。在冠心病人群中的研究還表明IL?33/ST2通路的基因多態(tài)變異可增加罹患冠心病的風(fēng)險(xiǎn)［13］。

LIU 等［14］研究指出急性心肌梗死及不穩(wěn)定型心絞痛組患者的血清IL?33 水平明顯低于穩(wěn)定型心絞痛組和對(duì)照組，且與病情嚴(yán)重程度相關(guān)。血清sST2 水平可獨(dú)立于現(xiàn)有臨床指標(biāo)提示心肌梗死和心力衰竭后不良結(jié)局，且梗死后早期sST2 水平（入院后24 h）具有最大價(jià)值［15］，2017年美國(guó)心力衰竭指南已將其推薦為可提供附加危險(xiǎn)分層價(jià)值的生物標(biāo)記物［16］。

2 FGF21

FGF21 由209 個(gè)氨基酸組成，分裂后可形成181 個(gè)氨基酸長(zhǎng)度的成熟蛋白，是成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子家族的一員，其既往被認(rèn)為主要來(lái)源于肝臟，但新近研究發(fā)現(xiàn)心肌細(xì)胞及心臟微血管細(xì)胞也可表達(dá)FGF21 以調(diào)節(jié)心肌重塑并減少心臟損傷［17］。FGF21 可與存在于心臟細(xì)胞表面的特異性受體FGFR1c 結(jié)合而發(fā)揮其生物作用，這一過(guò)程需要輔助因子β?Klotho 的參與；FGF21 的N 末端與FGFR1c 結(jié)合，C 末端與β?Klotho 高親和力結(jié)合，組成的復(fù)合物可以使受體自身磷酸化并激活下游胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶信號(hào)通路，這被認(rèn)為是FGF21 細(xì)胞內(nèi)作用的主要途徑［18］。

LEE 等［19］在對(duì)3 528 例2 型糖尿病患者平均3.8年隨訪中發(fā)現(xiàn)147 例（4.2%）患者在隨訪期內(nèi)患冠心病，且這些患者的基線血清FGF21 水平顯著高于非冠心病患者，通過(guò)多因素Cox 回歸分析發(fā)現(xiàn)基線血清FGF21 水平（取最佳界值206.22 pg/mL）能獨(dú)立地預(yù)測(cè)冠心病的發(fā)生（HR1.55；95%CI，1.10～2.19）；在無(wú)糖尿病史的患者中，基線血清FGF?21 水平亦與Framingham 危險(xiǎn)評(píng)分呈正相關(guān)［20］。受損的心肌細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞可分泌FGF21 至體循環(huán)中，發(fā)揮其改善胰島素敏感性、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝及促進(jìn)體重減輕等作用，從而間接減緩動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展，減輕心肌缺血再灌注損傷，使用FGF21 類(lèi)似物以及FGF21 受體激動(dòng)劑的保護(hù)性作用已在小鼠實(shí)驗(yàn)中得到支持［21］，其具有潛力成為冠心病治療的新型藥物。

3 FSTL1

FSTL1 是選擇性結(jié)合轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子?β（transforming growth factor?β，TGF?β）超家族成員的細(xì)胞外調(diào)節(jié)劑，亦被稱(chēng)為轉(zhuǎn)化生子因子?β 誘導(dǎo)蛋白?36，在心肌缺血、心臟壓力超負(fù)荷等情況下，F(xiàn)STL1 表達(dá)顯著上調(diào)，以發(fā)揮保護(hù)心肌細(xì)胞、減少缺血再灌注引起的心肌細(xì)胞凋亡等有益作用［22］。最新研究認(rèn)為心臟中成纖維細(xì)胞是FSTL1 的主要來(lái)源，F(xiàn)STL1 的表達(dá)在心肌梗死后缺血區(qū)的成纖維細(xì)胞中顯著增加，而在心肌細(xì)胞中表達(dá)無(wú)明顯變化［23］。

在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)特異性FSTL1 基因敲除的小鼠模型心肌梗死后的成纖維細(xì)胞活化及分化減弱，在缺血性心臟組織中細(xì)胞外基質(zhì)如膠原和纖維蛋白的生成也明顯減少，相應(yīng)的增加了心臟破裂而引起的病死率，這些發(fā)現(xiàn)揭示了FSTL1 可刺激早期成纖維細(xì)胞激活分化的新功能，提示其對(duì)心肌梗死后預(yù)防心臟破裂、改善左室重構(gòu)的保護(hù)性作用［24］。OGURA 等［25］也在小鼠及豬模型中發(fā)現(xiàn)FSTL1 蛋白可顯著減少缺血再灌注后的心肌梗死面積，這一作用可能是通過(guò)上調(diào)腺苷一磷酸激活蛋白激酶（adenosine 5′?mo?nophosphate?activated protein kinase，AMPK）信號(hào)通路及阻斷骨形態(tài)發(fā)生蛋白?4 依賴(lài)的細(xì)胞凋亡、炎癥反應(yīng)過(guò)程而實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)FSTL1 的過(guò)表達(dá)也可使缺血再灌注損傷最小化。這些研究結(jié)果提示FSTL1 有可能成為改善心肌梗死后心臟重塑的新型治療靶點(diǎn)。

FSTL1 作為具有保護(hù)作用的心臟因子除了在缺血性心臟疾病中發(fā)揮作用外，也可分泌至外周，進(jìn)而對(duì)其他疾病的發(fā)展產(chǎn)生影響。野生型小鼠模型及特異性FSTL1 基因敲除的小鼠模型進(jìn)行腎切除手術(shù)后，特異性FSTL1 基因敲除的小鼠模型表現(xiàn)出更嚴(yán)重的尿白蛋白排泄，腎小球肥大和腎小管壞死后的腎小管間質(zhì)性纖維化；相反，給予腎切除術(shù)后的野生型小鼠表達(dá)FSTL1 的腺病毒載體，上述癥狀及炎性反應(yīng)顯著改善；此外，F(xiàn)STL1 處理培養(yǎng)可減少人類(lèi)腎小球系膜細(xì)胞腫瘤壞死因子?α（tumor necrosis factor，TNF?α）引起的促炎細(xì)胞因子表達(dá)，而抑制AMPK 信號(hào)通路后FSTL1 的這一抗炎作用不再發(fā)生［26］。以上結(jié)果證實(shí)了FSTL1 減輕炎性反應(yīng)及改善纖維化的作用，揭示了其在缺血性心臟疾病中的應(yīng)用潛力。

4 Sfrp2

Sfrp2 是Sfrps 家族最強(qiáng)的Wnt 信號(hào)拮抗因子，先前研究指出Wnt 信號(hào)通路的成員廣泛存在于晚期動(dòng)脈粥樣硬化病變中，并且與血管炎癥、內(nèi)皮功能障礙、內(nèi)膜增厚、鈣化等動(dòng)脈粥樣硬化特征性改變等密切相關(guān)［27］。作為應(yīng)激誘導(dǎo)型心臟因子，Sfrp2 在心肌梗死后的嚙齒動(dòng)物心臟中的表達(dá)顯著上調(diào)，且表達(dá)Sfrp2 的細(xì)胞呈現(xiàn)成纖維細(xì)胞外觀，表明心臟成纖維細(xì)胞是該蛋白質(zhì)的主要來(lái)源［28］。

Sfrp2 可通過(guò)抑制典型的Wnt 信號(hào)傳導(dǎo)在干細(xì)胞的細(xì)胞保護(hù)、抗凋亡、促血管新生過(guò)程中發(fā)揮重要作用，而最近的證據(jù)表明，Sfrp2 亦可不借助Wnt 信號(hào)傳導(dǎo)而調(diào)節(jié)梗死后心臟的心臟纖維化。Sfrp2 可直接增強(qiáng)骨形態(tài)發(fā)生蛋白1/Tolloid 樣金屬蛋白酶的前膠原C?蛋白酶活性，從而導(dǎo)致膠原沉積的增加；Sfrp2 基因敲除小鼠表現(xiàn)出膠原含量和纖維化的減少以及心肌梗死后心臟功能的改善；而更深一步的研究表明Sfrp2 對(duì)骨形態(tài)發(fā)生蛋白1 活性具有雙相作用，高濃度的Sfrp2 在體外抑制骨形態(tài)發(fā)生蛋白1 的活性，而低濃度的Sfrp2 增加了骨形態(tài)發(fā)生蛋白1 的活性；并且心肌梗死2 d 后，將治療劑量的Sfrp2 直接注射入梗死的大鼠心臟可減少心臟纖維化及改善心臟功能［29］。此外，在小鼠梗死周?chē)男募〖?xì)胞間注射間充質(zhì)干細(xì)胞可導(dǎo)致血管密度增加，梗死面積減小，改善心肌梗死后心臟功能的恢復(fù)，這些有益作用歸因于Sfrp2 的旁分泌功能［30］。

5 MIF

MIF 是一類(lèi)高度保守的與炎癥疾病密切相關(guān)的因子，在心臟中可由心肌細(xì)胞表達(dá)儲(chǔ)存。在心肌梗死后，壞死心肌細(xì)胞即刻釋放MIF，導(dǎo)致其在血液循環(huán)中的水平升高［31］，且心肌梗死后循環(huán)中的MIF 濃度與心肌梗死的面積密切相關(guān)［32］，因此MIF 有望成為心肌梗死診斷及預(yù)后評(píng)判的潛在生物標(biāo)志物。

MIF 通過(guò)與細(xì)胞表面受體CD74 的相互作用可刺激AMPK 活化，促進(jìn)心臟中的葡萄糖攝取；MIF 缺乏可導(dǎo)致局部缺血區(qū)AMPK 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和葡萄糖攝取減少，加重缺血區(qū)的心臟損傷［33］。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，老年小鼠心臟在缺血期間顯示AMPK 活化障礙并MIF 表達(dá)減少，而外源性MIF 可增強(qiáng)缺血期間的AMPK 活化并改善這些心臟的泵血功能［34］。缺血/再灌注后的MIF 缺陷也將導(dǎo)致c?Jun 氨基末端激酶活化的增加及心肌細(xì)胞凋亡［35］。因此，MIF 作為保護(hù)性心臟因子，至少可通過(guò)2 種機(jī)制來(lái)保護(hù)心臟免于缺血/再灌注損傷：在缺血期間增強(qiáng)AMPK 活化并抑制再灌注期間c?Jun 氨基末端激酶激活。這些研究表明MIF 可保護(hù)心臟免于缺血性損傷，并且在缺血期間對(duì)MIF 依賴(lài)性信號(hào)通路的操縱有望成為預(yù)防心臟損傷的新型策略。

相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道MIF 基因的?173G/C 位點(diǎn)的多態(tài)性與冠心病關(guān)系密切，且MIF 具有細(xì)胞特異性以及啟動(dòng)子多樣性等方面的特征［36］，即心肌梗死后不同細(xì)胞來(lái)源的MIF可能發(fā)揮著不同甚至是相反的生理作用。研究人員使用心源性MIF 缺陷小鼠及白細(xì)胞MIF 缺陷小鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)后者心肌梗死后心臟破裂的發(fā)生率較低，而與之相比，前者不僅心臟破裂發(fā)生率高，且心臟未破裂小鼠的心室擴(kuò)張及功能紊亂的發(fā)生率也明顯增加［37］。據(jù)此推測(cè)，只有來(lái)源于心肌細(xì)胞作為心臟因子存在的MIF 才能改善心肌梗死預(yù)后、保護(hù)心臟功能，而來(lái)源于浸潤(rùn)炎癥細(xì)胞的MIF 則作用相反。類(lèi)似的，在心肌短暫缺血缺氧后，心源性MIF 占據(jù)主導(dǎo)而發(fā)揮保護(hù)心肌作用，而隨著缺血缺氧時(shí)間的延長(zhǎng)，程度的加重，炎性細(xì)胞釋放的MIF 逐漸增多，由其引起的炎癥反應(yīng)最終加劇心肌損傷［38］。更深一步的研究發(fā)現(xiàn)不同來(lái)源MIF 的這種雙重作用可能與其半胱氨酸?81 殘基上的亞硝基化修飾相關(guān)［39］，亞硝基化MIF細(xì)胞內(nèi)積累的有益作用可能為心肌缺血損傷的治療提供新的途徑。

6 NRG

NRG 是表皮生長(zhǎng)因子家族的成員之一，在心臟中NRG主要由微血管內(nèi)皮細(xì)胞和心內(nèi)膜表達(dá)，并且局部缺血損傷可刺激其分泌［40］。心肌細(xì)胞表面存在NRG 的酪氨酸激酶受體—ErbB［41］，NRG 與之結(jié)合從而發(fā)揮促進(jìn)血管生成、逆轉(zhuǎn)心肌重構(gòu)、減少細(xì)胞凋亡和減少氧化應(yīng)激等作用，近來(lái)發(fā)現(xiàn)NRG 也是心血管系統(tǒng)中重要的信號(hào)蛋白，在心臟發(fā)育成熟以及心臟功能維持方面起著重要的調(diào)節(jié)作用［42］。HEDHLI 等［40］研究表明缺氧損傷可誘導(dǎo)人心肌內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)和釋放NRG，且NRG 能減少人心室肌細(xì)胞的凋亡；將成年小鼠心肌細(xì)胞與人臍靜脈、小鼠肺微血管、人冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞共培養(yǎng)也能夠保護(hù)心肌細(xì)胞免受缺氧?復(fù)氧損傷誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡；而NRG 基因缺失或內(nèi)皮細(xì)胞中NRG 表達(dá)沉默將導(dǎo)致心肌缺血后收縮功能恢復(fù)受損及冠狀動(dòng)脈結(jié)扎后梗死面積的增大。此外，NRG 還可能直接對(duì)心臟成纖維細(xì)胞起作用而抗纖維化［43］，其誘導(dǎo)IL?1α的產(chǎn)生以及促修復(fù)因子（促血管生成素?2、腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子等）的分泌，通過(guò)旁分泌信號(hào)在心臟修復(fù)中發(fā)揮作用［42］。這些研究結(jié)果表明心臟內(nèi)皮細(xì)胞來(lái)源性心臟因子NRG 對(duì)缺血心肌具有保護(hù)作用，有可能成為治療冠心病的新靶點(diǎn)。

綜上所述，心臟因子可輔助冠心病特別是急性心肌梗死臨床診斷，評(píng)判臨床預(yù)后，并為開(kāi)發(fā)新的冠心病治療靶點(diǎn)提供理論依據(jù)，明確心臟因子的生理作用及機(jī)制可為冠心病的診療提供新的途徑和思路（表1）。然而，心臟因子在體內(nèi)作用機(jī)制復(fù)雜，其可能與調(diào)節(jié)細(xì)胞分化凋亡、介導(dǎo)炎癥過(guò)程及參與脂質(zhì)代謝等密切相關(guān)，且部分心臟因子在冠心病發(fā)生發(fā)展過(guò)程中可能存在的促進(jìn)心臟損傷修復(fù)或加重心臟功能失衡的作用尚存在一定的爭(zhēng)議，需后續(xù)相關(guān)研究進(jìn)一步深入探討。

表1 心臟因子在冠心病中的生理作用及應(yīng)用前景Tab.1 The roles of cardiokines in CHD