腫瘤壞死因子相關(guān)蛋白3 在心肌纖維化作用的研究進(jìn)展

安榮 文霄敏 常小倩 劉衛(wèi)生

在多種心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中，心肌纖維化都參與其中。 近年來(lái)， C1q 腫瘤壞死因子相關(guān)蛋白3(c1q/tumor necrosis factorrelated protein 3，CTRP3)對(duì)心肌纖維化的作用受到廣泛關(guān)注。 揭示CTRP3 在心肌纖維化發(fā)生發(fā)展中的作用及機(jī)制，將為心肌纖維化提供新的研究方向，為心臟重構(gòu)的防治提供可能的新思路。

1.心肌纖維化概況

心肌纖維化是心肌損傷及心功能障礙的重要標(biāo)志之一，指的是Ⅰ型和Ⅲ型膠原蛋白的沉積，以及細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix， ECM)交聯(lián)，導(dǎo)致機(jī)械傳感的改變，室壁應(yīng)力的加強(qiáng)，以及心臟彈性和舒張功能受損[1-3]，構(gòu)成了大多數(shù)心臟疾病的病理基礎(chǔ)，參與到各種心血管疾病當(dāng)中。

(1)心肌纖維化特點(diǎn) 在心肌纖維化過(guò)程中，肌成纖維細(xì)胞由成纖維細(xì)胞增殖、活化、遷移及轉(zhuǎn)化而來(lái)。 肌成纖維細(xì)胞為心肌纖維化中主要的效應(yīng)細(xì)胞，具有更強(qiáng)的遷移、增殖并分泌細(xì)胞外基質(zhì)的能力，因此是造成病理性心肌纖維化的主要細(xì)胞[4]。 心肌膠原蛋白以約占心肌膠原總數(shù)85%的Ⅰ型膠原蛋白和約占心肌膠原總數(shù)的11%的Ⅲ型膠原蛋白為主，分別用于保持心室壁的強(qiáng)度和彈性。 各型膠原的比例失調(diào)、排列紊亂或濃度異常，都將加劇心肌纖維化，增加室壁僵硬度，降低室壁順應(yīng)性，從而減弱心肌舒張功能，導(dǎo)致心臟舒張功能障礙。 冠狀動(dòng)脈周圍的心肌纖維化，會(huì)導(dǎo)致局部血供不足，加重心肌壞死程度[5]。

(2)心肌纖維化的機(jī)制 1)腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(renin-angiotensin-aldosterone system，RAAS)國(guó)內(nèi)外研究表明，RAAS 的激活是心肌纖維化的主要原因，血管緊張素Ⅱ可激活心肌成纖維細(xì)胞，合成大量細(xì)胞外基質(zhì)成分，在RAAS中發(fā)揮主要的生物學(xué)效應(yīng)。 而作為RAAS 的抑制劑，血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑和血管緊張素Ⅱ受體拮抗劑可有效減少巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞并抑制心肌纖維化[6-8]。

2)細(xì)胞因子 轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)被認(rèn)為是最主要的促纖維化生長(zhǎng)因子，通過(guò)激活其下游介質(zhì)結(jié)締組織生長(zhǎng)因子，促進(jìn)成纖維細(xì)胞的增殖、遷移及分化，誘導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)分泌，增加細(xì)胞凋亡，從而加劇心肌纖維化[9]。 TGF-β 還可通過(guò)影響解偶聯(lián)蛋白減弱線粒體的能量代謝，參與到心肌細(xì)胞的纖維化[10]。 機(jī)械敏感或細(xì)胞因子誘導(dǎo)的細(xì)胞表面整合素[11]和合成酶[12]的上調(diào)可能加重生長(zhǎng)因子信號(hào)，導(dǎo)致肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)分化和促進(jìn)心肌纖維化。 體外和體內(nèi)研究表明，內(nèi)皮素是一種潛在的致纖維化介質(zhì)，可作用于TGF-β 和血管緊張素[13]下游，并可作為炎癥與纖維化之間的聯(lián)系[14]。 促炎癥細(xì)胞因子:TNF-α、IL-1β 和IL-6 在纖維性心臟中的表達(dá)是一致增高的[15-17]，對(duì)成纖維細(xì)胞表型和基因表達(dá)有重要影響。

3)其他 在心肌纖維化發(fā)生過(guò)程中， 涉及多種因子參與， 其中主要包括各種炎性因子、氧自由基、血小板源性生長(zhǎng)因子等。 這些因子通過(guò)不同或相同的信號(hào)通路途徑介導(dǎo)心肌纖維化的發(fā)生；S100A4 蛋白刺激內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生基質(zhì)金屬蛋白酶-13，促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的重構(gòu)；另外，心肌成纖維細(xì)胞功能異常、交感神經(jīng)異常興奮、微小RNA(MicroRNA，mRNA)的參與也影響心肌纖維化進(jìn)程[18-20]。

2.C1q 腫瘤壞死因子相關(guān)蛋白3 簡(jiǎn)介

C1q 腫瘤壞死因子相關(guān)蛋白家族由脂肪細(xì)胞分泌的結(jié)構(gòu)高度保守且與脂聯(lián)素同源的一組蛋白，CTRP3 為其中一員。 由246 個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成的CTRP3，有4 個(gè)結(jié)構(gòu)域，分別為:指導(dǎo)蛋白分泌的信號(hào)肽、一個(gè)或多個(gè)保守Cys 殘基的N 末端結(jié)構(gòu)域、可變數(shù)目Gly-X-Y 重復(fù)的膠原樣結(jié)構(gòu)域和C末端球狀C1q 結(jié)構(gòu)域[21-22]。 CTRP3 具有多種生物學(xué)功能，如調(diào)節(jié)骨與軟骨及糖脂代謝，參與內(nèi)分泌的調(diào)節(jié)與自身免疫疾病的轉(zhuǎn)歸，抑制炎癥反應(yīng)，心血管的保護(hù)作用[22]。

3.CTRP3 與心肌纖維化

近年來(lái)的研究表明，CTRP3 對(duì)心肌纖維化的發(fā)生和發(fā)展具有雙向調(diào)節(jié)作用，但多數(shù)研究結(jié)果更加傾向于負(fù)向調(diào)控，既CTRP3 對(duì)心肌纖維化的抑制作用，而目前的研究證據(jù)尚未統(tǒng)一。

(1) CTRP3 促進(jìn)心肌纖維化 Ma 等[23]研究顯示，在主動(dòng)脈縮窄大鼠模型中，過(guò)表達(dá)CTRP3 的小鼠對(duì)壓力超負(fù)荷表現(xiàn)出加劇的心臟肥大和心臟功能障礙，相反，心臟中CTRP3 的缺乏導(dǎo)致肥厚的表型減輕。 CTRP3 誘導(dǎo)心肌細(xì)胞肥大，可通過(guò)在培養(yǎng)基中添加CTRP3 抗體來(lái)阻止。 信號(hào)通路的檢測(cè)表明，壓力過(guò)載誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β 活化激酶1(TAK1)-c-Jun N 末端激酶(JNK)通路的活化被CTRP3 的過(guò)表達(dá)增強(qiáng)，并受到CTRP3 破壞的抑制。 此外，CTRP3 在心肌細(xì)胞特異性TAK1 基因敲除小鼠中失去了促肥大作用。 蛋白激酶A(PKA)參與了CTRP3 對(duì)TAK1 的激活。 以上證據(jù)表明，CTRP3 促進(jìn)由PKA 激活的TAK1-JNK 信號(hào)通路促進(jìn)壓力超負(fù)荷引起的心肌肥大，進(jìn)而促進(jìn)心肌纖維化。 這將有助于我們對(duì)病理性心臟肥大和心力衰竭機(jī)制的理解。

(2) CTRP3 抑制心肌纖維化 Yi 等[24]研究發(fā)現(xiàn)，CTRP3 的表達(dá)在心肌梗死后的心肌重構(gòu)階段受到抑制，而補(bǔ)充外源性的CTRP3 后，可減少小鼠心肌梗死面積，抑制心肌纖維化及病理重構(gòu)，增加心肌梗死小鼠存活率；CTRP3 受到磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)信號(hào)通路負(fù)向調(diào)控，CTRP3 可能通過(guò)蛋白激酶B-缺氧誘導(dǎo)因子1-血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(akt-hypoxia-inducing factor-1α-vascular endothelial growth factor，Akt-HIF1-VEGF)通路將信號(hào)由心肌細(xì)胞傳導(dǎo)至內(nèi)皮細(xì)胞，發(fā)揮抑制心肌細(xì)胞調(diào)亡，促進(jìn)毛細(xì)血管生成，增加血供，保護(hù)甚至部分恢復(fù)心功能。 該研究證實(shí)CTRP3 具有強(qiáng)烈的抗重構(gòu)和心臟保護(hù)作用，這表明CTRP3 可能作為一種新的治療靶點(diǎn)，在減輕缺血后心臟重構(gòu)、改善心臟功能方面發(fā)揮顯著的作用。

另有研究顯示:CTRP3 可使TGF-β1 誘導(dǎo)的平滑肌肌動(dòng)蛋白表達(dá)受到抑制而減少結(jié)締組織生長(zhǎng)因子、Ⅰ型和Ⅲ型膠原的生成；心肌局部過(guò)表達(dá)CTRP3 可抑制心肌間質(zhì)纖維化；CTRP3 激活大鼠心肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞中AMP 活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)的磷酸化，而AMPK抑制劑腺嘌呤9-β-D-阿糖腺苷(adenine 9-β-D-arabinofuranoside，AraA)或Akt 上游激酶PI3K 的抑制劑(LY294002)可削弱CTRP3 的抗纖維化作用，AraA 預(yù)處理還可消除CTRP3 抑制TGF-β1 誘導(dǎo)的Smad3 磷酸化、核轉(zhuǎn)位以及與p300 結(jié)合的作用，逆轉(zhuǎn)CTRP3 的抗纖維化作用[25]。 因此，CTRP3 通過(guò)激活A(yù)MPK 來(lái)抑制TGF-β1 誘導(dǎo)的Smad3 核轉(zhuǎn)位和與p300的結(jié)合，抑制肌成纖維細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)化，從而抑制心肌梗死大鼠的心肌纖維化。 而補(bǔ)充外源性的硫化氫亦可通過(guò)減少TGF-β1 的表達(dá)而減輕心肌病大鼠的心肌纖維化[26]。 以上發(fā)現(xiàn)可能會(huì)增進(jìn)我們對(duì)涉及CTRP3 心臟保護(hù)作用的分子機(jī)制的了解，并為心肌重構(gòu)的未來(lái)治療靶點(diǎn)提供新的見解。

也有研究證明了CTRP3 對(duì)外膜成纖維細(xì)胞活化的影響:CTRP3 可抑制TGF-β1 誘導(dǎo)的外膜成纖維細(xì)胞的激活，抑制成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)化和成纖維細(xì)胞的增殖、遷移及膠原合成，也抑制結(jié)締組織生長(zhǎng)因子的分泌，通過(guò)調(diào)節(jié)外膜成纖維細(xì)胞的反應(yīng)，揭示了CTRP3 在病理性血管重構(gòu)中的保護(hù)作用[27]。 由此得出，CTRP3 通過(guò)抑制TGFβ1 通路從而抑制病理性的血管重構(gòu)保持血管生理結(jié)構(gòu)與功能并延緩心肌纖維化進(jìn)展。 體現(xiàn)了CTRP3 可能通過(guò)操縱外膜成纖維細(xì)胞的反應(yīng)來(lái)改善病理性血管重構(gòu)的前景，強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)CTRP3 水平的方法可能是減輕血管重構(gòu)的治療的合理策略。 然而，需要進(jìn)一步研究以證明人類治療方法的可行性。

王戈等[28]在主動(dòng)脈瓣狹窄患者血漿和心肌CTRP3 與心肌纖維化的相關(guān)性研究中發(fā)現(xiàn):與對(duì)照組相比，主動(dòng)脈瓣狹窄患者心肌細(xì)胞明顯肥大，心肌纖維化程度顯著增加，血漿和心肌細(xì)胞CTRP3 含量均明顯升高，且血漿和心肌CTRP3含量與心肌纖維化程度呈正相關(guān)。 綜合之前研究結(jié)果:CTRP3 能夠降低小鼠缺血心肌細(xì)胞死亡，促進(jìn)心肌細(xì)胞再生，減小梗死后纖維化面積，促進(jìn)血管再生，增加梗死后心肌收縮力等分析，主動(dòng)脈瓣狹窄患者在心功能代償期因壓力超負(fù)荷引起心室重構(gòu)和心肌纖維化后，CTRP3 為起保護(hù)作用而代償性升高。

值得一提的是，Zhang 等[29]的研究發(fā)現(xiàn):在橫主動(dòng)脈縮窄(transverse aortic constriction，TAC)小鼠模型中，CTRP3 通過(guò)抑制p-38 蛋白/cAMP 反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(p38/CREB)途徑和下游內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum，ER)應(yīng)激，保護(hù)宿主免受TAC 誘導(dǎo)的心臟肥大和心臟功能障礙。 體外實(shí)驗(yàn)同樣表明，CTRP3 在苯腎上腺素誘導(dǎo)的心肌肥大中的抗壓力作用是通過(guò)抑制p38/CREB/ER 應(yīng)力途徑介導(dǎo)的。 主要表現(xiàn)為:CTRP3 的過(guò)表達(dá)減輕了TAC 術(shù)后心功能減弱，心肌纖維化重建，肥大基因和纖維化基因的上調(diào)以及對(duì)苯腎上腺素誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞肥大的抑制作用；TAC 后小鼠心臟中p-38 和p-CREB 明顯上調(diào)，CTRP3 缺乏明顯加重了這一作用，而CTRP3 過(guò)表達(dá)則抑制了這一作用。 由此得出CTRP3 通過(guò)抑制p38/CREB 通路來(lái)保護(hù)宿主免受壓力超負(fù)荷過(guò)載所致的病理性心肌肥厚和纖維化，進(jìn)而改善心功能。 此研究與之前提到的Ma 等的研究結(jié)果:CTRP3 促進(jìn)心肌肥厚而加重心肌纖維化恰恰相反。 或許由于CTRP3 的終止表達(dá)和過(guò)度表達(dá)的方法存在顯著差異，可能導(dǎo)致不同的表型，所以體現(xiàn)出CTRP3 在心肌肥厚方面發(fā)揮不同的作用。 這也提示我們，CTRP3 在不同條件下可能發(fā)揮不同的影響和作用機(jī)制，尤其在病理性心肌肥厚中的作用和機(jī)制值得我們進(jìn)一步研究。

另有證據(jù)支持以下觀點(diǎn):間歇運(yùn)動(dòng)可升高心梗大鼠心肌CTRP3 水平，激活蛋白激酶B/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(AKT/mTOR)通路，抑制心肌細(xì)胞凋亡，改善心臟病理性重構(gòu)，提高心功能[30]；CTRP3 通過(guò)AMP 活化蛋白激酶/過(guò)氧化物酶體增殖活化受體γ 輔助活化因子1α(AMPK/PGC-1α)通路促進(jìn)心肌細(xì)胞線粒體生物生成和能量的產(chǎn)生，改善線粒體功能[31]和促進(jìn)肌絲鈣敏感性直接增加心肌細(xì)胞的收縮性[32]，抑制心肌細(xì)胞的炎癥和凋亡，改善阿霉素處理后的心臟毒性[33]，CTRP3 通過(guò)激活A(yù)MPKα 信號(hào)通路、減弱炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡來(lái)預(yù)防膿毒癥誘導(dǎo)的小鼠心肌功能障礙[34]，CTRP3 還可能促進(jìn)骨髓中干細(xì)胞的歸巢和/或刺激常駐心臟干細(xì)胞分化[35]，從而保護(hù)心肌細(xì)胞，改善心功能。

目前關(guān)于CTRP3 促進(jìn)心肌纖維這一作用還需大量研究證實(shí)，或許在心肌受損早期，CTRP3 為了維持有效的心臟泵功能而短暫促進(jìn)心肌纖維化也未可知，但不可否認(rèn)這將會(huì)這是一個(gè)新的研究方向，分子通路、病理模型、檢測(cè)方法與時(shí)機(jī)、基因表達(dá)的調(diào)控等或許都是下一步的研究重點(diǎn)。

4.結(jié)語(yǔ)和展望

CTRP3 對(duì)心肌纖維化的調(diào)節(jié)作用復(fù)雜且多重。 既可以加劇心肌細(xì)胞肥大和心功能障礙促進(jìn)心肌纖維化，也可以抑制成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，減少細(xì)胞外基質(zhì)增生等機(jī)制抑制心肌纖維化。 但目前CTRP3 影響心肌纖維化的機(jī)制鮮有研究，特別是CTRP3 對(duì)心肌纖維化正、負(fù)兩種不同作用，是因?yàn)椴煌募膊∧Ｐ退逻€是脂肪組織衍生的CTRP3 在不同的病理情況下對(duì)心臟CTRP3 庫(kù)的不同影響所致，這還需要大量深入的研究來(lái)證實(shí)。 目前關(guān)于CTRP3 對(duì)于心肌纖維化作用的研究大多集中于細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，還缺乏相關(guān)臨床試驗(yàn)的研究，而且我們對(duì)CTRP3 在體內(nèi)特異性受體及其作用機(jī)制還知之甚少。 進(jìn)一步深入探究CTRP3 對(duì)心肌纖維化的調(diào)節(jié)作用、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路和探索其上下游分子的特異性受體，可揭示心肌纖維化的機(jī)制，對(duì)心肌纖維化的有效防治具有重要的理論意義和臨床指導(dǎo)價(jià)值。