Hippo-YAP信號通路與心血管疾病研究進展

汪 澤 楊學文 張 瑩 焦 磊

哈爾濱醫(yī)科大學藥學院藥理學教研室，黑龍江哈爾濱 150081

Hippo通路相關(guān)基因是在對果蠅進行遺傳基因篩查過程中被發(fā)現(xiàn)，并確定其與生長控制相關(guān)[1]。隨后，在對脊椎動物的研究中，研究者發(fā)現(xiàn)Hippo通路具有保守性，并且影響組織生長、再生以及腫瘤的發(fā)生與發(fā)展[2]。目前，已經(jīng)明確的Hippo通路組成成分超過30個，主要分為核心激酶模塊和轉(zhuǎn)錄模塊兩類[3]，其中，激酶模塊包括MSTs（Mammalian sterile 20-like kinases）、LATSs（Large tumor suppressor kinases）、SAV1（Salvador homolog 1）、MOBs（Mps One Binder kinase activator proteins）、RASSFs（Ras Associated Domain Family），他們負責抑制轉(zhuǎn)錄共激活因子YAP（Yes-associated protein）及其同源物TAZ（Transcriptional coactivator with PDZ-binding motif）。當Hippo信號通路被激活后，MST1/2與SAV1形成復(fù)合體，磷酸化并激活LATS1/2-MOB1復(fù)合體，該復(fù)合體可以磷酸化YAP和TAZ，被磷酸化的YAP和TAZ復(fù)合體使二者在胞質(zhì)中滯留，難于進入細胞核發(fā)揮作用[4-5]。相反，當Hippo信號通路失活時，YAP的磷酸化水平降低，未被磷酸化的YAP從細胞質(zhì)移至細胞核中，誘導下游基因表達，參與細胞增殖、分化和遷移等過程[6]。簡而言之，LATS1/2激酶以及YAP/TAZ轉(zhuǎn)錄共激活因子的激活與失活是Hippo通路能否發(fā)揮功能的關(guān)鍵[7]。目前，Hippo-YAP信號通路在心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等方面被大量研究，在心血管系統(tǒng)的疾病領(lǐng)域還取得了一定的進展。因此，本文綜述了Hippo-YAP信號通路調(diào)控心血管疾病（CVD）的機制。

1 Hippo-YAP信號通路與CVD

CVD包括心肌纖維化、心肌梗死、心肌肥厚、心律失常等，在世界范圍內(nèi)，其仍然是造成人類死亡的首要原因。探究CVD新的、關(guān)鍵的發(fā)病機制十分必要。近年來，研究者發(fā)現(xiàn)Hippo-YAP信號通路對多種CVD具有明顯的調(diào)控作用。具體研究進展主要包括如下幾個方面。

1.1 Hippo-YAP信號通路與心肌梗死

心肌梗死主要是由于心臟冠狀動脈的持續(xù)痙攣、阻塞而引發(fā)。心肌梗死發(fā)生后，心肌細胞處于急性缺血缺氧的環(huán)境中，易于發(fā)生死亡。

Yamamoto等[8]研究發(fā)現(xiàn)，MST1與細胞凋亡密切相關(guān)。當心肌細胞發(fā)生凋亡時，MST1被顯著激活。心臟特異性過表達MST1的轉(zhuǎn)基因小鼠心臟組織中凋亡相關(guān)蛋白Caspase3和Caspase9被活化，心肌細胞凋亡增加。小鼠心臟組織特異性敲除MST1后，心肌梗死模型小鼠心肌細胞凋亡得到顯著改善[9]。

研究表明，YAP在調(diào)控心臟發(fā)育中發(fā)揮重要作用。有研究顯示，新生小鼠心肌細胞具有增殖能力，隨著心臟成熟，增殖能力逐漸消失[10]。Xin等[11]研究發(fā)現(xiàn)，YAP的缺失會損傷新生鼠心肌細胞的增殖能力；YAP的高表達可以增加成年心肌細胞的數(shù)量，促進心肌細胞再生，改善心肌梗死后的心臟功能。

以上研究表明，Hippo-YAP通路的基因與心肌梗死后心肌細胞的凋亡和增殖密切相關(guān)，對Hippo-YAP通路的分析，有利于推動心肌梗死的診斷和治療。調(diào)控Hippo-YAP信號通路可能提供一種促進心臟損傷后修復(fù)的手段。

1.2 Hippo-YAP信號通路與心肌纖維化

在心肌缺血等損傷性心臟疾病發(fā)生后，心臟組織中大量心肌細胞丟失，成纖維細胞大量增殖分化，產(chǎn)生膠原沉積，瘢痕組織，嚴重時將引起心力衰竭[12]。因此，減少心肌細胞的損傷，抑制成纖維細胞的增殖、分化以及膠原的沉積是心肌纖維化治療的策略。

研究者發(fā)現(xiàn)，新生兒的心肌細胞仍具有增殖潛力，喚醒心肌細胞增殖的能力可以有效增加正常心肌細胞的數(shù)量，彌補疾病誘發(fā)的心肌細胞丟失。在小鼠胚胎發(fā)育過程中，敲減MST1/2或LATS1/2，誘導心肌細胞增殖[13]。心臟特異性過表達MST1轉(zhuǎn)基因小鼠表現(xiàn)出擴張型心肌病，并且會增加心肌細胞凋亡[8]，表明激活Hippo信號通路可以促進心肌細胞凋亡。在受損的心臟中，失活的SAV1和LATS1/2引發(fā)心肌細胞重新進入有絲分裂細胞周期，隨后發(fā)生胞質(zhì)分裂，表明Hippo信號通路具有調(diào)節(jié)心肌細胞再生的潛能[14]。

此外，還有研究發(fā)現(xiàn)，YAP的核轉(zhuǎn)位可以誘導心肌纖維化。血管緊張素Ⅱ（angiotensin Ⅱ）可以激活YAP/TAZ的轉(zhuǎn)錄活性，洛伐他汀可通過抑制YAP/TAZ信號，進而緩解血管緊張素Ⅱ誘導的心肌纖維化[12]。

由上可見，Hippo-YAP信號通路的抑制對心肌纖維化具有促進作用，靶向激活Hippo-YAP信號通路可能成為緩解心肌纖維化的有效手段。

1.3 Hippo-YAP信號通路與心肌肥厚

心臟容量超負荷及心肌梗死均是誘發(fā)心肌肥厚的重要原因。長期的心肌肥厚最終可發(fā)展為心力衰竭。

Ikeda等[15]研究發(fā)現(xiàn)，心臟特異性過表達MST1的轉(zhuǎn)基因小鼠表現(xiàn)出心臟擴張和室壁壓力增加，但是并未顯示出左心室重量/脛骨長度比值顯著增加，且MST1轉(zhuǎn)基因鼠左心室分離得到的心肌細胞大小較野生型小鼠的心肌細胞小，表明MST1對代償性心肌肥厚具有抑制作用。LATS2心臟特異性過表達的轉(zhuǎn)基因小鼠也表現(xiàn)出與MST1轉(zhuǎn)基因小鼠相似的擴張型心肌病表型，未表現(xiàn)出心臟肥大[16]。心臟特異性敲除LATS1/2的小鼠以及心臟特異性敲除SAV1的小鼠中，心肌細胞增殖均顯著增加，細胞肥大減少[15]，表明Hippo通路上游激酶對心肌肥厚可以發(fā)揮調(diào)控作用。

還有研究表明，YAP可以誘發(fā)心肌肥厚[15]。當內(nèi)源性YAP低表達時，代償性心肌肥厚受到抑制。當心臟受到壓力作用時，需要一定表達水平的YAP維持心臟代償性肥厚，當YAP表達量不足時，代償性肥厚受到抑制，心臟壓力得不到緩解，因此進一步加重心臟功能障礙。已有研究顯示，YAP的過度激活會誘導心肌細胞增殖，那么YAP的激活是介導心肌細胞增殖還是肥大呢？研究者發(fā)現(xiàn)，YAP是調(diào)節(jié)心肌細胞增殖還是肥大主要取決于其下游信號轉(zhuǎn)導機制。不同的干預(yù)措施可能會使YAP與不同的轉(zhuǎn)錄因子相互作用，產(chǎn)生不同的生物學效應(yīng)。例如，沉默心肌細胞中miR-206可以緩解YAP誘導的心肌肥厚。miR-302/367同樣也是通過抑制Hippo通路的核心成分來誘導YAP激活，增加成年心臟的心臟增殖，而這些小鼠一樣沒有顯示出心臟肥大[17]。此外，YAP與其他調(diào)節(jié)細胞生長的信號通路（如Wnt和mTOR信號通路）之間的串擾也可能影響YAP介導心肌細胞的肥大或是增殖[15]。

1.4 Hippo-YAP信號通路與心律失常性心肌病

心律失常性心肌病又稱是心動過速性心肌病，其是由快速性心律失常引起，臨床主要表現(xiàn)為左心室擴大和射血分數(shù)顯著降低，并且具有可逆性的心力衰竭，嚴重威脅人們的身體健康。心律失常性心肌病的病理學特征是纖維脂肪細胞替代心肌細胞，進而導致心室擴大和功能障礙以及致死性的室性心律失常[18]。其發(fā)病機制被證明與Hippo-YAP信號通路有關(guān)[19]。

心律失常性心肌病是與橋粒有關(guān)的遺傳性心肌疾病[20]，橋粒破壞可導致Hippo通路上游調(diào)控機制和YAP/TAZ激活及其定位的改變。通過下調(diào)Hippo通路的激酶模塊，可以抑制脂肪生成效應(yīng)，由此表明高活性Hippo通路可能是心律失常性心肌病的潛在發(fā)病機制。

在細胞核中，YAP與β-連環(huán)蛋白（β-catenin）相互作用以驅(qū)動Wnt通路下游相關(guān)靶基因的表達。在對心律失常性心肌病患者的心肌樣本、心律失常性心肌病小鼠心臟組織樣本和敲減PKP2（Plakophilin-2）的HL-1心肌細胞進行實驗分析，Hippo通路激酶級聯(lián)的異常激活導致YAP的磷酸化，抑制了經(jīng)典Wnt信號傳導，進而導致心肌細胞死亡和纖維成脂增加，促進心律失常性心肌病[18]。在致心律失常性心肌病小鼠模型中也觀察到了Hippo通路上游NF2（neurofibromin 2）的激活、YAP的磷酸化以及Wnt/β-catenin信號通路被抑制的變化[21]。

以上研究表明，Hippo-YAP信號通路可以協(xié)同其他信號通路分子共同調(diào)控心律失常性心肌病的發(fā)生與發(fā)展。

1.5 Hippo-YAP信號通路與動脈粥樣硬化

在動脈粥樣硬化的發(fā)展進程中，內(nèi)皮細胞的激活會引發(fā)血管壁的炎癥過程，活化的內(nèi)皮細胞通過整合來自血流的各種信號，在動脈粥樣硬化的發(fā)生中起著重要的作用[22]。

研究表明，YAP與內(nèi)皮細胞激活和血流誘導的動脈粥樣硬化有關(guān)。結(jié)扎ApoE-/-小鼠頸動脈導致了嚴重的頸動脈粥樣硬化，并伴有YAP/TAZ的激活[23]。這是由于受動脈粥樣硬化阻礙的血流會促進YAP/TAZ活化并轉(zhuǎn)移到細胞核中，層流則降低了人類內(nèi)皮細胞中的YAP核定位和活性[23-24]。此外，內(nèi)皮特異性過表達YAP顯著加重了ApoE-/-小鼠斑塊的形成[23]。相反，嗎啉代寡核苷酸抑制YAP/TAZ的翻譯過程，降低了血管內(nèi)膜中部分頸動脈結(jié)扎所誘導黏附分子的表達，并降低了白細胞的附著。這種治療還減小了動脈粥樣硬化斑塊的大小，從而緩解了血流誘發(fā)的頸動脈粥樣硬化[25]。

整合素是介導細胞與細胞外基質(zhì)之間物理附著并傳遞信號的跨膜受體家族，其為潛在的剪切應(yīng)力的機械傳感器[26]。研究發(fā)現(xiàn)，單向剪切應(yīng)力通過促進整合素與Gα13的相互作用和抑制RhoA來增加YAP磷酸化[22]，磷酸化YAP難以進入細胞核發(fā)揮轉(zhuǎn)錄活性，從而抑制c-Jun N端激酶信號傳導，并下調(diào)炎癥因子如細胞周期蛋白A1和CCL2的表達，減少了動脈粥樣硬化的發(fā)生[26]。

以上研究進展表明，Hippo-YAP信號通路參與調(diào)控動脈粥樣硬化，其中YAP有望成為動脈粥樣硬化治療的關(guān)鍵靶點。

2 展望

近年來，Hippo-YAP信號通路在CVD中的作用和影響引發(fā)研究者的廣泛關(guān)注，并且已取得一定研究進展。這些研究成果對推動CVD的診斷和治療具有十分重要的意義。疾病的發(fā)生發(fā)展是多種信號通路網(wǎng)絡(luò)共同的調(diào)控結(jié)果。因此，構(gòu)建以Hippo-YAP信號通路為核心的信號網(wǎng)絡(luò)，探索該信號網(wǎng)絡(luò)對CVD的調(diào)控作用和分子機制，將為臨床CVD的預(yù)防和診療帶來更加充分的理論依據(jù)。