膜聯(lián)蛋白A1抗心肌缺血再灌注損傷的研究進(jìn)展

樊漣漪，張 琳，鄧勝利

( 1.遵義醫(yī)科大學(xué) 研究生院，貴州 遵義 563099；2.遵義醫(yī)科大學(xué) 麻醉醫(yī)學(xué)院，貴州 遵義 563099；3.遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 麻醉科，貴州 遵義 563099)

缺血性心臟病目前是世界范圍內(nèi)主要的致死性疾病，冠脈再通或血管成形術(shù)的治療雖可改善心肌的缺血，但心肌恢復(fù)血流后氧自由基的爆發(fā)、能量代謝障礙、電生理功能等的變化可導(dǎo)致心律失常甚至猝死等心臟不良事件發(fā)生[1]，即發(fā)生心肌缺血再灌注損傷(myocardial ischemia-reperfusion injury，MIRI)。到目前為止，學(xué)者們一直在探索防治MIRI的技術(shù)或藥物，也取得了一定進(jìn)展并應(yīng)用于臨床。而膜聯(lián)蛋白A1在炎癥、腫瘤等方面的調(diào)控作用以及對(duì)缺血心肌的相關(guān)研究逐漸進(jìn)入大眾視野?，F(xiàn)就膜聯(lián)蛋白A1在抗MIRI作用的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為抗MIRI開拓新思路。

1 膜聯(lián)蛋白A1的結(jié)構(gòu)與一般功能

膜聯(lián)蛋白A1又名脂皮質(zhì)素1、調(diào)脂蛋白或磷脂酶A2抑制蛋白，它在呼吸道、腎臟、腦、血管和心臟組織以及循環(huán)炎癥細(xì)胞(如中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞)中均有表達(dá)[2]。膜聯(lián)蛋白A1作為膜聯(lián)蛋白家族中的一員，由70個(gè)氨基酸構(gòu)成，相對(duì)分子量為38 kD。近來(lái)研究發(fā)現(xiàn)它有與其家族蛋白類似的C端結(jié)構(gòu)及N端結(jié)構(gòu)[3]，其C-末端保守的中心結(jié)構(gòu)域由四個(gè)同源結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，四個(gè)同源結(jié)構(gòu)域又相互靠近為中央疏水孔，而每個(gè)結(jié)構(gòu)域均由5個(gè)α螺旋相互包圍呈凹凸?fàn)钔盃罱Y(jié)構(gòu)。在鈣離子與其凸面結(jié)合后，嵌入在凹面的N端則被暴露出來(lái)，通過(guò)與不同的配體結(jié)合產(chǎn)生不同的生物學(xué)功能[4]。膜聯(lián)蛋白A1的功能涉及細(xì)胞生命活動(dòng)的各個(gè)方面，其不僅簡(jiǎn)單地作為鈣依賴磷脂結(jié)合蛋白發(fā)揮作用，而且在炎癥調(diào)控[5]、細(xì)胞增殖與分化[6]、細(xì)胞內(nèi)外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[7]、凋亡[8]等領(lǐng)域均發(fā)揮廣泛的生物學(xué)作用，還可作為冠脈狹窄程度、急性心肌梗死病情評(píng)估及預(yù)后判斷的一個(gè)有效指標(biāo)。

2 膜聯(lián)蛋白A1在心肌缺血再灌注損傷中的作用

最早D'Amico等在對(duì)缺血心肌的研究中發(fā)現(xiàn)，將冠狀動(dòng)脈左前降支閉塞25 min，于再灌注開始時(shí)靜脈注射人重組膜聯(lián)蛋白A1(后處理)，發(fā)現(xiàn)再灌注2h后心肌梗死面積減少并呈劑量相關(guān)性[9]。另有學(xué)者發(fā)現(xiàn)在心肌缺血前(預(yù)處理)給予膜聯(lián)蛋白A1進(jìn)行干預(yù)，也可通過(guò)激活膜聯(lián)蛋白A1衍生肽CR-AnxA12-48明顯減少再灌注后心肌組織損傷面積，產(chǎn)生心肌保護(hù)作用[10]，說(shuō)明聯(lián)蛋白A1預(yù)處理或后處理均可產(chǎn)生心肌保護(hù)作用。目前認(rèn)為膜聯(lián)蛋白A1抗MIRI機(jī)制可能與以下因素有關(guān)。

2.1 膜聯(lián)蛋白A1與炎癥調(diào)節(jié) 既往已經(jīng)證實(shí)MIRI主要與細(xì)胞內(nèi)氧自由基的大量產(chǎn)生、鈣離子超負(fù)荷、炎癥作用及高能磷酸化合物缺乏等有關(guān)。而炎癥損傷作為引發(fā)MIRI的重要環(huán)節(jié)之一，其發(fā)生發(fā)展與心肌損傷程度密切相關(guān)。膜聯(lián)蛋白A1作為一種糖皮質(zhì)激素調(diào)節(jié)蛋白，其抗炎功能已被大眾所熟知[11]。而膜聯(lián)蛋白A1參與調(diào)節(jié)缺血心肌炎性損傷涉及機(jī)體的炎性細(xì)胞、血小板等方面。

2.1.1 膜聯(lián)蛋白A1與炎性細(xì)胞 在MIRI早期中性粒細(xì)胞是導(dǎo)致MIRI的重要細(xì)胞成分之一。心肌在MIRI期間被中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)后，可因其引起的氧化應(yīng)激直接導(dǎo)致心肌損傷。而抑制中性粒細(xì)胞的聚集及浸潤(rùn)可以反轉(zhuǎn)這種損害[12,13]。有研究發(fā)現(xiàn)，膜聯(lián)蛋白A1可通過(guò)與甲酰肽受體(Formyl Peptide Receptor2，F(xiàn)PR2)結(jié)合，導(dǎo)致中性粒細(xì)胞滾動(dòng)和內(nèi)皮細(xì)胞粘附減少，粘附細(xì)胞脫落增加，從而抑制中性粒細(xì)胞的募集及遷移[14]；同時(shí)還可釋放出如IL-10等抗炎性細(xì)胞因子發(fā)揮抗炎效應(yīng)[15]。La M等在大鼠心肌缺血再灌注模型中，應(yīng)用膜聯(lián)蛋白A1的模擬肽Ac-ANX-A12-26處理，發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞募集的標(biāo)志物如髓過(guò)氧化物酶的表達(dá)以及炎性因子(如TNF-α和IL-1β等)也明顯受到抑制[16]。另有研究發(fā)現(xiàn)，膜聯(lián)蛋白A1及其羧基末端區(qū)域可直接降低磷脂酶A2的活性，使中性粒細(xì)胞膜表面整合素及脂多糖的表達(dá)下調(diào),進(jìn)而抑制中性粒細(xì)胞中炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)，減輕炎癥反應(yīng)[17]。

隨著缺血再灌注時(shí)間的延長(zhǎng)，持續(xù)存在的巨噬細(xì)胞也參與到炎性反應(yīng)中。巨噬細(xì)胞會(huì)大量浸潤(rùn)心肌組織并釋放趨化因子，進(jìn)而識(shí)別心肌細(xì)胞所釋放的損傷相關(guān)分子模式(damage associated molecular pattern，DAMPs)信號(hào)，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)被進(jìn)一步加重。而有研究發(fā)現(xiàn)在基因敲除膜聯(lián)蛋白A1的小鼠模型中，其心肌缺血再灌注48h后巨噬細(xì)胞含量顯著升高，炎癥反應(yīng)及心肌損害程度則明顯加重[18]，說(shuō)明膜聯(lián)蛋白A1與巨噬細(xì)胞及心肌的炎性損害存在關(guān)聯(lián)，但目前尚未見膜聯(lián)蛋白A1過(guò)表達(dá)對(duì)巨噬細(xì)胞及心肌損害影響的相關(guān)研究。

有研究證明，心肌缺血再灌注損傷模型的小鼠循環(huán)中造血干/祖細(xì)胞(hematopoietic stem/progenitor cell，HSPC)顯著增加，增加的HSPC可很快成熟為中性粒細(xì)胞，促進(jìn)白細(xì)胞募集，參與炎癥反應(yīng)；并可使單核細(xì)胞更易向心肌梗死區(qū)域浸潤(rùn)，進(jìn)一步加重心肌損傷。而膜聯(lián)蛋白A1可調(diào)節(jié)HSPC的動(dòng)員和分化，限制中性粒細(xì)胞/單核細(xì)胞的產(chǎn)生，緩解因炎性反應(yīng)導(dǎo)致的心肌損害[18]，說(shuō)明膜聯(lián)蛋白A1可從炎性細(xì)胞成熟的源頭進(jìn)行干預(yù)以減輕炎性反應(yīng)。

2.1.2 膜聯(lián)蛋白A1與血小板 血小板的聚集與心血管風(fēng)險(xiǎn)增加的相關(guān)性目前已經(jīng)形成共識(shí)。血小板不僅參與冠脈血栓的形成，在MIRI中也被證明扮演著十分重要的角色。有證據(jù)表明，血小板在再灌注初期即被募集到梗死區(qū)，并通過(guò)表面黏附分子表達(dá)的改變及炎性介質(zhì)的釋放參與缺血心肌損害。血小板抑制劑如氯吡格雷則能減少血小板活化與聚集造成的炎性浸潤(rùn)，降低基質(zhì)金屬蛋白酶含量和纖溶酶原激活，以抑制炎性介質(zhì)的表達(dá)，緩解復(fù)流后所造成的炎癥損傷[19]。而現(xiàn)研究證明，膜聯(lián)蛋白A1可通過(guò)有效地抑制MIRI期間血小板產(chǎn)生，避免血小板的活化及聚集，以減輕炎癥損害產(chǎn)生心肌保護(hù)作用[18]。

2.1.3 膜聯(lián)蛋白A1與NF-κB NF-κB是一種重要的核轉(zhuǎn)錄因子，可受刺激因子的活化而產(chǎn)生IL-1β、IL-6和TNF-α等多種細(xì)胞因子參與炎癥反應(yīng)，其活性受NF-κB抑制劑如IκB的控制。在缺血心肌中NF-κB也是MIRI中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，抑制其激活可控制炎癥的進(jìn)展進(jìn)而減輕心肌損害[20]。膜聯(lián)蛋白A1三肽(ANXA1SP)作為膜聯(lián)蛋白A1的活性中心，Zhang 等在大鼠MIRI模型中研究發(fā)現(xiàn)，ANXA1SP能通過(guò)降低NF-κB p65的磷酸化水平和核轉(zhuǎn)位來(lái)抑制NF-kB活性，從而減少下游促炎因子(如TNF-α、IL-6和美洛培酮氧化酶)的表達(dá)以減輕心肌炎癥，且呈時(shí)間與劑量依賴相關(guān)性[21]。

2.2 膜聯(lián)蛋白A1與細(xì)胞凋亡 目前關(guān)于膜聯(lián)蛋白A1與細(xì)胞凋亡之間關(guān)系的研究多集中在腫瘤方面，在不同部位腫瘤其對(duì)細(xì)胞凋亡的效應(yīng)研究結(jié)果呈現(xiàn)迥異。然在其它如肺的纖維化等方面研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)表達(dá)膜聯(lián)蛋白A1，可出現(xiàn)抗凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)水平明顯增高，而促凋亡蛋白Bax及caspase-3的表達(dá)下降，顯示抑制細(xì)胞凋亡效應(yīng)[22-23]，這可能與膜聯(lián)蛋白A1的組織特異性有關(guān)。在心肌組織中，膜聯(lián)蛋白A1僅發(fā)現(xiàn)其抑制心肌細(xì)胞凋亡作用。其證據(jù)來(lái)源：在大鼠體外心肌缺血再灌注模型中，注射ANXA1sp可通過(guò)上調(diào)III類組蛋白脫乙酰酶Sirtuin 3，調(diào)節(jié)線粒體氧化磷酸化和心肌代謝，避免心肌細(xì)胞的凋亡及壞死[24]或外源性給予Ac-ANX-A12-26后可通過(guò)LXA4/PI3K/AKT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，抑制Sepsis誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡，減輕心肌病理?yè)p傷[25]。

2.3 膜聯(lián)蛋白A1與心肌纖維化 眾所周知，在心肌缺血再灌注后因TNF-α、IL-1等炎性因子的釋放，可使影響心肌細(xì)胞外基質(zhì)穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵細(xì)胞群—心肌成纖維細(xì)胞，轉(zhuǎn)變?yōu)榧せ畹募〕衫w維細(xì)胞狀態(tài)，分泌過(guò)多的膠原纖維，導(dǎo)致缺血再灌注區(qū)心肌間質(zhì)發(fā)生變化，甚至進(jìn)展為心肌纖維化與心室重構(gòu)和心力衰竭[26]。

現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道[18,27]，心肌成纖維細(xì)胞和心肌細(xì)胞均有膜聯(lián)蛋白A1受體表達(dá)，并且低氧可直接調(diào)節(jié)膜聯(lián)蛋白A1的表達(dá)，繼而調(diào)控心肌纖維化。在膜聯(lián)蛋白A1基因敲除動(dòng)物模型中，同樣表現(xiàn)為缺血后心肌纖維化的加重，且加速缺血心肌不良重構(gòu)的發(fā)生[15]。而再灌注前給予小鼠靜脈注射外源性Ac-ANX-A12-26則可減少再灌注24 h后的心肌壞死，減輕再灌注48 h后包括心臟在內(nèi)的全身炎癥，以及再灌注7 d后的心肌纖維化[28]。

2.4 膜聯(lián)蛋白A1與心肌舒縮功能 衡量某種研究對(duì)象的心肌保護(hù)效應(yīng)最終需體現(xiàn)在它對(duì)心臟功能的改善[29]。而Annexin A1于體外不依賴于任何炎性細(xì)胞，直接保持心肌細(xì)胞反應(yīng)性與心肌細(xì)胞活力，可作為心肌缺血后功能恢復(fù)的內(nèi)源性調(diào)節(jié)因子[29]。研究發(fā)現(xiàn)在大鼠MIR模型中，于再灌注開始時(shí)使用外源性Ac- ANX-A12-26，5min后心臟左室發(fā)展壓可明顯改善，10min后左室發(fā)展壓完全恢復(fù)；并發(fā)現(xiàn)在體外給予Ac-ANX-A12-26還可以增加細(xì)胞存活激酶Akt的激活及減少心肌壞死，直接保留心肌收縮反應(yīng)性和心肌細(xì)胞活力[30]；或與直接激活FPR1，改善肌漿網(wǎng)對(duì)細(xì)胞內(nèi)Ca2+的再攝取有關(guān)[29]。因此，使用Annexin A1或其衍生物可通過(guò)上述作用直接促進(jìn)左室射血分?jǐn)?shù)的恢復(fù)，預(yù)防或治療心臟收縮功能的降低。

3 展望

目前關(guān)于膜聯(lián)蛋白A1的研究發(fā)現(xiàn)它在多種疾病中均發(fā)揮有益作用。尤其近年來(lái)在心血管疾病中的研究，已被證明可通過(guò)減輕炎性反應(yīng)、抑制細(xì)胞凋亡、緩解再灌注后心肌纖維化等途徑來(lái)防止心肌梗死及減輕缺血再灌注損傷。然其具體保護(hù)機(jī)制研究尚不完全，有待于研究者后期繼續(xù)把其作為靶點(diǎn)進(jìn)行研究與闡明。但同時(shí)我們不能否認(rèn)它可作為今后治療心肌缺血再灌注損傷的潛力與希望。