Hippo信號(hào)通路對(duì)心血管疾病影響的研究進(jìn)展

李昕遙 李明爽 王婷 毛威

心臟病是發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家的主要死亡風(fēng)險(xiǎn)。心臟畸形可能導(dǎo)致胚胎或產(chǎn)后死亡，壓力超負(fù)荷和（或）缺血等劇烈刺激可能導(dǎo)致心臟不可逆轉(zhuǎn)的損傷。了解心血管系統(tǒng)如何發(fā)育以及心臟病的病理過(guò)程將有助于找到預(yù)防性的治療方法。Hippo途徑在20年前首次通過(guò)果蠅的遺傳篩選被發(fā)現(xiàn)，后被證明在不同物種中具有進(jìn)化和功能保守性，并通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和細(xì)胞凋亡之間的平衡來(lái)控制器官大小和組織穩(wěn)態(tài)[1]。研究顯示，Hippo途徑參與心臟發(fā)育、細(xì)胞凋亡、肥大、自噬、血管生成和心肌細(xì)胞再生等心臟中的各種生理和病理過(guò)程[2]。本文對(duì)Hippo信號(hào)通路在動(dòng)脈粥樣硬化、高血壓病、心肌梗死、心力衰竭、肺動(dòng)脈高壓等不同疾病中的調(diào)控機(jī)制進(jìn)行綜述，并探討下一步可以深入研究的方向。

1 Hippo通路

哺乳動(dòng)物Hippo途徑的核心由一條激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)鏈構(gòu)成，包括兩種具有絲氨酸/蘇氨酸激酶活性的哺乳動(dòng)物Ste20樣激酶（mammalian ste20-like kinase 1 and 2，MST1/2）和大腫瘤抑制基因（large tumor suppressor 1 and 2，LATS1/2），兩種接頭蛋白-支架蛋白（salvador 1，SAV1，亦稱 WW domain containing adaptor 45 或WW45）和 Mps結(jié)合者蛋白（mps one binder 1，MOB1）。多個(gè)上游信號(hào)激活MST-LATS激酶聯(lián)級(jí)反應(yīng)以調(diào)節(jié)兩種致癌轉(zhuǎn)錄共激活因子的定位，即Yes相關(guān)蛋白（yes-associated protein，YAP）和PDZ結(jié)合域的轉(zhuǎn)錄共刺激因子（transcriptional co-activator with PDZ-binding motif，TAZ）[3]。當(dāng)Hippo途徑開啟時(shí)，MST1/2與上游信號(hào)分子反應(yīng)發(fā)生磷酸化而被激活，后與SAV1結(jié)合形成一個(gè)復(fù)合物，此復(fù)合物磷酸化并活化下游LATS1/2-MOB1復(fù)合物。活化的LATS1/2-MOB1使YAP/TAZ磷酸化，導(dǎo)致YAP/TAZ與胞漿中的14-3-3蛋白結(jié)合而被阻斷在胞漿中，并被泛素-蛋白酶體系統(tǒng)降解。當(dāng)關(guān)閉Hippo信號(hào)時(shí)，未磷酸化的YAP/TAZ易位到細(xì)胞核中并與TEA結(jié)合域蛋白 1-4（TEA domain proteins 1-4，TEAD1-4）形成功能性轉(zhuǎn)錄復(fù)合物。YAP/TAZ-TEADs促進(jìn)下游靶基因的表達(dá)，參與細(xì)胞增殖、遷移和抗凋亡。YAP還與其他轉(zhuǎn)錄因子相互作用，包括T-box轉(zhuǎn)錄因子5（T-box transcription factor，Tbx5）、Smads、p63、p73、受體酪氨酸蛋白激酶（receptor tyrosine-protein kinase，erbB-4）、叉頭框蛋白O1（forkhead box O1，F(xiàn)oxO1）等，從而調(diào)節(jié)多種基因。MST1/2除了通過(guò)經(jīng)典機(jī)制抑制YAP蛋白，導(dǎo)致抑制心肌細(xì)胞增殖和自噬并促成細(xì)胞死亡，也可以通過(guò)非經(jīng)典機(jī)制拮抗抗凋亡蛋白特大型B細(xì)胞淋巴瘤（B-cell lymphoma-extra large，BCL-XL） 和自噬相關(guān)蛋白 Beclin1來(lái)達(dá)到上述過(guò)程[4]。

大量研究確定了Hippo通路的上游調(diào)節(jié)劑，包括接觸抑制、機(jī)械應(yīng)力、細(xì)胞外基質(zhì)的緊密性、細(xì)胞骨架的排列以及一些細(xì)胞極性和細(xì)胞連接的分子。Hippo通路參與細(xì)胞接觸抑制，其活性在多個(gè)水平上進(jìn)行調(diào)節(jié)：MST1/2和LATS1/2受上游分子如膜突蛋白-細(xì)胞骨架連接蛋白-根蛋白樣蛋白（moesin-ezrin-radixin-like protein，Merlin）、腎腦表達(dá)蛋白（kidney and brain expressed protein，KIBRA）、Ras相關(guān)序列家族（Ras-association do－main family，RASSFs）和LIM家族蛋白Ajuba的調(diào)節(jié)；14-3-3蛋白、α-鏈蛋白、血管抑素結(jié)合蛋白（angiomotin，AMOT）和閉鎖小帶蛋白 2（zonula occludens，ZO-2）通過(guò)結(jié)合YAP/TAZ將其保留在細(xì)胞質(zhì)、黏附連接或緊密連接中；磷酸酶調(diào)控MST1/2和YAP/TAZ磷酸化和活性，蛋白質(zhì)泛素化調(diào)控LATS1/2和YAP/TAZ的穩(wěn)定性，細(xì)胞骨架也可以調(diào)節(jié)LATS1/2的活性。最近的研究表明，刺激一些G蛋白偶聯(lián)受體（G protein-coupled receptors，GPCRs），如溶血磷脂酸受體（lysophosphatidic acid receptor，LPA）、鞘氨醇-1-磷酸受體（sphingosine-1-phosphate，S1P）等細(xì)胞外信號(hào)可以通過(guò)促進(jìn)肌動(dòng)蛋白-細(xì)胞骨架的組裝，引起YAP/TAZ去磷酸化和活化[5-6]。

2 Hippo與心血管疾病

2.1 Hippo通路與動(dòng)脈粥樣硬化 冠狀動(dòng)脈疾?。╟oronary artery disease，CAD）是由動(dòng)脈壁動(dòng)脈粥樣硬化斑塊發(fā)展而成的，是最主要的死亡原因之一[7]。動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展與血管內(nèi)皮功能障礙有關(guān)[8-10]。Huang等[11]發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮中YAP/TAZ活性受不同血流模式支配，抑制YAP/TAZ活化可改善炎癥并延緩動(dòng)脈粥樣硬化形成。類似的情況在小鼠模型中也得到印證，Wang等[12]認(rèn)為與細(xì)胞中機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的YAP是參與內(nèi)皮細(xì)胞活化及血流異常相關(guān)的動(dòng)脈粥樣硬化過(guò)程的重要蛋白。ApoE-/-小鼠部分頸動(dòng)脈結(jié)扎后，黏附分子在內(nèi)膜中過(guò)度表達(dá)，白細(xì)胞在內(nèi)皮細(xì)胞表面大量富集，導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重的頸動(dòng)脈粥樣硬化，并同時(shí)伴隨YAP/TAZ的活化。此外，內(nèi)皮特異性的YAP過(guò)表達(dá)也加劇了ApoE-/-小鼠中的斑塊形成。相反，嗎啉代寡核苷酸可以阻斷YAP/TAZ的翻譯，從而減少黏附分子在內(nèi)膜中的表達(dá)及內(nèi)皮細(xì)胞表面白細(xì)胞富集的數(shù)量，降低動(dòng)脈粥樣硬化病變的大小并抑制血流動(dòng)力學(xué)異常引起的頸動(dòng)脈粥樣硬化。Xiao等[13]觀察到ApoE-/-小鼠血管平滑肌細(xì)胞中血清組織因子途徑抑制物（tissue factor pathway inhibitor-1，TFPI-1）的缺失會(huì)導(dǎo)致AMOT和YAP的磷酸化水平降低，從而促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移，加速動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展。內(nèi)皮細(xì)胞整合血流中的各種信號(hào)，并作為感受器和效應(yīng)器參與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展。內(nèi)皮細(xì)胞的激活在動(dòng)脈粥樣硬化的初始階段起著極其重要的作用。因此，抑制YAP/TAZ活化可能是一種有前途的動(dòng)脈硬化防治策略。

2.2 Hippo通路與高血壓病 高血壓病的主要病理生理機(jī)制包括交感神經(jīng)系統(tǒng)激活、腎素-血管緊張-醛固酮系統(tǒng)激活。然而，血管結(jié)構(gòu)和功能障礙，包括內(nèi)皮功能障礙、氧化應(yīng)激增加、血管重塑和順應(yīng)性下降在內(nèi)，可能早于高血壓病成為血壓升高的原因[14]。盡管以上幾個(gè)因素明顯參與了血壓升高的發(fā)病機(jī)制和高血壓的維持，但腎臟機(jī)制在高血壓病發(fā)生、發(fā)展中仍可能起著主要作用[15]。血管緊張素Ⅱ 1型受體（angiotensinⅡ type 1 receptor,AT1R）屬于GPCRs家族，它與Gαq/11亞類相連，是腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)的一部分，對(duì)維持血壓和機(jī)體水平衡起到至關(guān)重要的作用。血管緊張素Ⅱ（angiotensinⅡ，AngⅡ）以高親和力結(jié)合AT1R并啟動(dòng)不同的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。AngⅡ的作用可被AT1R阻斷劑或血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑阻斷。臨床上血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑和AT1R阻斷劑用于治療高血壓和心力衰竭。但兩種阻滯劑對(duì)腎功能也有保護(hù)作用，特別是在蛋白尿患者中。作為腎小球?yàn)V過(guò)屏障關(guān)鍵組分的足細(xì)胞可以表達(dá)內(nèi)源性腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)相關(guān)的受體。隨著越來(lái)越多的證據(jù)表明蛋白尿主要是足細(xì)胞疾病產(chǎn)生的，腎臟保護(hù)作用可能是由于這種足細(xì)胞特異性腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)的阻斷。

最近研究發(fā)現(xiàn)，GPCRs作為Hippo信號(hào)傳導(dǎo)的上游調(diào)節(jié)因子，通過(guò)LATS及其底物YAP來(lái)激活或失活Hippo通路。Wennmann等[16]研究發(fā)現(xiàn)，AngⅡ高親和力結(jié)合AT1R后可以通過(guò)降低LATS激酶的活性使Hippo途徑失活，因此導(dǎo)致人胚腎上皮細(xì)胞（HEK293T）中未磷酸化的YAP核穿梭增強(qiáng)。YAP的穿梭依賴于肌動(dòng)蛋白，肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的破壞可以抑制LATS和YAP的去磷酸化。體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)中均顯示YAP主要定位于足細(xì)胞的細(xì)胞核，這與HEK293T細(xì)胞相反。足細(xì)胞中LATS激酶活性的重新激活導(dǎo)致定位于細(xì)胞質(zhì)的YAP增加，并伴隨強(qiáng)烈的凋亡誘導(dǎo)作用。因此，控制LATS激活和隨后的YAP定位對(duì)于足細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和存活是重要的，并借此影響腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)，從而起到調(diào)節(jié)血壓的重要作用。

2.3 Hippo通路與心肌梗死 心肌梗死是所有心血管疾病中死亡的首要原因。急性心肌梗死的初始機(jī)制是富含脂質(zhì)的冠狀動(dòng)脈粥樣硬化易損斑塊發(fā)生破裂或糜爛，導(dǎo)致斑塊的核心和基質(zhì)暴露引起血栓形成。器官在缺血后會(huì)出現(xiàn)大量細(xì)胞死亡，使機(jī)體產(chǎn)生宿主防御和損傷修復(fù)等一系列免疫反應(yīng)[17-18]。Heallen等[17]研究結(jié)果表明，Hippo是成人心肌細(xì)胞更新和再生的內(nèi)源性抑制劑。通過(guò)使出生后小鼠心肌細(xì)胞中的SAV1和LATS1/2失活后，心肌細(xì)胞恢復(fù)增殖和再生能力。Hippo信號(hào)通路抑制轉(zhuǎn)錄共激活因子YAP來(lái)阻止成年哺乳動(dòng)物心肌細(xì)胞再生，也可以對(duì)培養(yǎng)細(xì)胞中的機(jī)械信號(hào)作出反應(yīng)，促進(jìn)細(xì)胞增殖。Morikawa等[19]為了確定在心肌細(xì)胞更新和再生過(guò)程中激活的YAP靶基因，對(duì)河馬信號(hào)缺陷小鼠心臟進(jìn)行了YAP染色質(zhì)免疫沉淀測(cè)序和mRNA表達(dá)譜分析，發(fā)現(xiàn)YAP直接調(diào)控編碼細(xì)胞周期進(jìn)展蛋白的基因，還可以調(diào)節(jié)增強(qiáng)細(xì)胞骨架重塑的基因。因此，阻止Hippo通路可能會(huì)使這種平衡傾斜，以便YAP對(duì)與心臟損傷相關(guān)的機(jī)械變化作出反應(yīng)，以促進(jìn)修復(fù)。在另一個(gè)心肌梗死模型中，Odashima等[20]通過(guò)心臟特異性過(guò)表達(dá)顯性陰性MST1的轉(zhuǎn)基因小鼠研究了MST1在缺血/再灌注反應(yīng)中介導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡中的作用。結(jié)果顯示，內(nèi)源性MST1在心肌梗死后介導(dǎo)心臟擴(kuò)張、凋亡、纖維化和心臟功能障礙，抑制MST1，改善心臟功能。MST1-/-小鼠聚集體累積減少，梗死面積更小，梗死后心功能改善更明顯。此外，在不穩(wěn)定心絞痛期間，MST1被抑制并促進(jìn)心肌細(xì)胞自噬，從而保護(hù)心臟和促進(jìn)功能恢復(fù)。

Hippo途徑活化導(dǎo)致下游轉(zhuǎn)錄輔因子YAP/TAZ的磷酸化，從而限制細(xì)胞增殖和存活[21]。YAP/TAZ缺乏DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，通過(guò)與心肌素相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子-A、Fox－O1、Tbx5、Runx、p73、Smads、TEADs 等多種轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合以調(diào)節(jié)基因表達(dá)[22]。部分抗氧化基因作為YAP依賴性心臟保護(hù)的關(guān)鍵，因此抑制活性氧物質(zhì)是心臟中YAP/TAZ信號(hào)傳導(dǎo)的重要功能[23-24]。YAP還可影響細(xì)胞骨架動(dòng)力學(xué)和細(xì)胞進(jìn)程的基因表達(dá)，這可能是心肌細(xì)胞增殖過(guò)程中的關(guān)鍵步驟[25]。這些證據(jù)表明，Hippo通路是一個(gè)重要的信號(hào)傳導(dǎo)途徑，YAP或下游靶點(diǎn)作為心臟再生的重要調(diào)節(jié)因子，治療性激活或許可促進(jìn)心肌梗死后心臟再生，并能改善心肌梗死后的心肌收縮力，為心肌梗死的治療提供了一個(gè)新的思路。

2.4 Hippo通路與心力衰竭 心力衰竭是各種心血管疾病終末期的狀態(tài)，是心血管疾病患者致殘和死亡的重要原因。在心力衰竭發(fā)展過(guò)程中，在宏觀、微觀、細(xì)胞、分子層面形成復(fù)雜的生理代償機(jī)制以維持心功能，其中最重要的包括Frank-Starling機(jī)制中的心臟前負(fù)荷增加、各種神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞因子的過(guò)度激活、心肌重塑等[26]，導(dǎo)致心肌細(xì)胞產(chǎn)生應(yīng)變，在病理重塑中促進(jìn)心肌細(xì)胞丟失和纖維化。Hippo通路作為一種阻止成人心肌細(xì)胞增殖和再生的激酶級(jí)聯(lián)，在人類心力衰竭中表現(xiàn)為上調(diào)[27]。Leach等[27]在敲除了Salv的心肌梗死后缺血性心力衰竭的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，Hippo通路缺失可誘導(dǎo)修復(fù)性遺傳程序，瘢痕邊緣血管增多，纖維化減少，泵功能恢復(fù)。此外，與對(duì)照組相比，缺血性心力衰竭的小鼠模型中YAP和LATS 909位絲氨酸的磷酸化水平更高，且SAV1水平?jīng)]有變化。如心肌梗死時(shí)伴有SAV1或LAT1和LAT2缺失時(shí)心功能可得到改善。YAP靶基因調(diào)控增殖，參與細(xì)胞骨架重塑，并保護(hù)質(zhì)膜免受收縮壓力的損傷[28]。當(dāng)人類心力衰竭和小鼠缺血/再灌注損傷時(shí)可出現(xiàn)Hippo信號(hào)傳導(dǎo)的激活不良[29-30]。Lin等[31]在一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，在成人階段，YAP的心臟特異性激活可能驅(qū)動(dòng)心肌細(xì)胞增殖并改善心肌梗死，長(zhǎng)期YAP激活不會(huì)引起心臟肥大。轉(zhuǎn)基因或者9型腺相關(guān)病毒（adenoassociated virus serotype 9，AAV9）介導(dǎo)的 YAP 活化可改善心肌梗死后的心臟功能和心肌細(xì)胞存活數(shù)。由于Hippo信號(hào)通路在人缺血性心力衰竭中上調(diào)，因此抑制Hippo通路可能對(duì)缺血性心力衰竭患者治療有益。

2.5 Hippo通路與肺動(dòng)脈高壓 肺動(dòng)脈高壓是一種缺乏有效治療手段的破壞性疾病，其特征是血管收縮和不良血管重塑[32-33]。由于肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞增殖和凋亡減少、肺動(dòng)脈外膜成纖維細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞積聚、肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙等原因所導(dǎo)致的肺動(dòng)脈中膜和外膜肥大是肺動(dòng)脈高壓血管重塑的特征。因此，預(yù)防或抑制血管重塑是肺動(dòng)脈高壓的主要治療靶點(diǎn)[34]。在基質(zhì)重塑背景下，YAP/TAZ被認(rèn)為是該病關(guān)鍵的參與者[35]。最近，一些研究表明YAP/TAZ的機(jī)械活化與肺動(dòng)脈高壓中血管重塑和肺間質(zhì)纖維化有關(guān)[36-39]。肺動(dòng)脈高壓中細(xì)胞外基質(zhì)硬度的調(diào)控激活了YAP/TAZ，刺激微小RNA130/301（miR-130/301）家族表達(dá)，進(jìn)一步控制與肺纖維化和細(xì)胞外基質(zhì)重塑相關(guān)的一系列因子。miR-130/301依賴的細(xì)胞外基質(zhì)重塑促進(jìn)了肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞和肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞增殖，而YAP核定位和活化降低可減輕膠原沉積和重塑。肺動(dòng)脈高壓中細(xì)胞外基質(zhì)硬化導(dǎo)致YAP/TAZ活化，從而導(dǎo)致肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞和肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞持續(xù)增殖和遷移。潛在的分子機(jī)制可能是機(jī)械刺激導(dǎo)致YAP/TAZ活化，進(jìn)一步調(diào)控包括谷氨酰胺酶（glutaminase-1，GLS1）等在內(nèi)的代謝酶，以協(xié)調(diào)谷氨酸分解和糖酵解，從而參與血管平滑肌細(xì)胞能量代謝過(guò)程。這些研究揭示了YAP/TAZ與代謝信號(hào)傳導(dǎo)之間的相互作用，表明肺動(dòng)脈高壓發(fā)病機(jī)制中代謝的異常。此外，另一項(xiàng)研究證實(shí)人肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞中YAP/TAZ上調(diào)[38，40]。YAP/TAZ激活促增殖因子并抑制促凋亡因子的表達(dá)，導(dǎo)致肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞大量增殖和更多的纖連蛋白產(chǎn)生。細(xì)胞外基質(zhì)中過(guò)量的纖連蛋白沉積，控制整合素連接激酶1（integrin-linked kinase 1,ILK1），而抑制ILK1可逆轉(zhuǎn)肺動(dòng)脈高壓模型中的肺血管重塑。

3 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，關(guān)于Hippo信號(hào)傳導(dǎo)通路的研究逐年增多，正成為信號(hào)通路研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。雖然目前研究多集中在腫瘤發(fā)生、轉(zhuǎn)移、組織再生和免疫調(diào)控上，該通路在其他疾病領(lǐng)域中的作用以及與其他多種信號(hào)通路之間的關(guān)聯(lián)也越發(fā)受到人們關(guān)注，這可能為未來(lái)疾病的治療，尤其是心血管疾病的治療方面提供新的方法，但我們目前仍需要進(jìn)一步的研究來(lái)完善。