缺氧誘導(dǎo)因子-1ɑ在缺血性心臟病治療中的研究進(jìn)展

翟淼浡 杜鑫 董彬昌 徐會(huì)圃

濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院心血管內(nèi)科，濱州 256600

近年來，隨著人們生活水平的提高及生活習(xí)慣的改變，冠心病的發(fā)病率逐年上升，并有發(fā)病年齡年輕化的趨勢(shì)，已成為我國中老年人群中常見病及主要死亡原因。急性心肌梗死是冠心病中最危重的一種，嚴(yán)重威脅著人們的健康。心肌梗死造成心肌細(xì)胞的死亡和心功能的損傷。隨著急癥溶栓和急診經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療（percutaneous coronary intervention，PCI）等技術(shù)的成熟和普及，急性心肌梗死的病死率呈逐年下降趨勢(shì)，但心肌梗死所引起的心功能損害已成為臨床心血管內(nèi)科醫(yī)師與心肌梗死患者所面對(duì)的主要問題。在急性心肌梗死中，心肌細(xì)胞的保護(hù)、梗死部位血管的再生、改善心肌細(xì)胞代謝已成為當(dāng)前急性心肌梗死治療策略中的重要組成部分［1］。在此背景下，如何在缺血、缺氧環(huán)境中盡可能保護(hù)心肌細(xì)胞已成為目前急性心肌梗死治療的重要研究方向。

急性心肌梗死的主要病理過程是心肌細(xì)胞在急性缺氧環(huán)境中的壞死、凋亡，引起心臟電生理、機(jī)械活動(dòng)異常，出現(xiàn)如心力衰竭、心律失常以及心臟破裂等一系列臨床并發(fā)癥。所以，急性心肌梗死的治療核心即在缺氧環(huán)境中保護(hù)心肌細(xì)胞免于壞死和凋亡。在細(xì)胞和組織中，對(duì)低氧環(huán)境的適應(yīng)是通過一系列相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)實(shí)現(xiàn)的，這些基因參與了血管生成、鐵代謝、葡萄糖代謝和細(xì)胞增殖/存活。而在一系列缺氧適應(yīng)過程中，缺氧誘導(dǎo)因子-1ɑ（hypoxia-inducible factor-1ɑ，HIF-1ɑ）是關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，負(fù)責(zé)調(diào)控細(xì)胞和組織從常氧（～21%O2）到缺氧（～1%O2）的適應(yīng)和生存［2-3］。HIF-1ɑ是一種對(duì)氧敏感的轉(zhuǎn)錄激活因子，最早是Semenza［3］在1922年發(fā)現(xiàn)的。相關(guān)研究表明，HIF-1ɑ不僅參與機(jī)體對(duì)低氧環(huán)境的適應(yīng)調(diào)節(jié)，同時(shí)，在常氧環(huán)境下也具有重要的代謝調(diào)節(jié)作用，并參與胚胎發(fā)育過程。近年來，大量臨床及動(dòng)物研究顯示HIF-1ɑ在動(dòng)脈粥樣硬化、急性心肌梗死、心肌保護(hù)等方面也發(fā)揮了重要作用。在急性心肌梗死患者中，HIF-1ɑ水平與患者預(yù)后及再發(fā)心血管事件概率呈現(xiàn)相關(guān)性，HIF-1ɑ水平較低組預(yù)后較差且再發(fā)心血管事件概率高［4］。目前，HIF-1ɑ在動(dòng)脈粥樣硬化、急性心肌梗死及心肌梗死后心肌保護(hù)等方面的作用已被廣泛關(guān)注，探索其在未來心血管疾病的預(yù)防、診斷及治療中的潛在影響已成為當(dāng)前心血管疾病治療中一大熱點(diǎn)。本文主要就HIF-1ɑ的結(jié)構(gòu)、生物學(xué)特性、調(diào)控機(jī)制以及HIF-1ɑ在動(dòng)脈粥樣硬化、急性心肌梗死等心血管疾病中的研究進(jìn)展等方面作一綜述，并進(jìn)一步探討HIF-1ɑ對(duì)未來急性心肌梗死診斷、治療及預(yù)后評(píng)估方面的潛在價(jià)值。

HIF-1ɑ的結(jié)構(gòu)及生物學(xué)特性

HIF-1是一種由低氧誘導(dǎo)亞基HIF-1ɑ（分子量為120kD）和一個(gè)組成性表達(dá)亞基HIF-1β（分子量為91～94 kD）組成的異二聚體復(fù)合物。其中ɑ亞單位為HIF-1的活性單位，其轉(zhuǎn)錄活性受細(xì)胞內(nèi)氧濃度的調(diào)控，所以也是HIF-1的調(diào)節(jié)單位。而β亞單位在細(xì)胞中結(jié)構(gòu)性表達(dá)，又稱芳香烴受體核轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator，ARNT），可作為芳香烴受體的配體［5］。HIF分子的ɑ亞單位包含1ɑ、2ɑ和3ɑ三個(gè)成員，其中HIF-1ɑ目前研究最為完善，并且廣泛表達(dá)于各種細(xì)胞中。而HIF-2ɑ和HIF-3ɑ的表達(dá)則有明顯的組織特異性，如HIF-2ɑ主要在管周成纖維細(xì)胞中表達(dá)，而成纖維細(xì)胞被認(rèn)為是腎促紅細(xì)胞生成素產(chǎn)生的原發(fā)部位，故而HIF-2ɑ在慢性腎臟病（chronic kidney disease，CKD）的研究中關(guān)聯(lián)較多。根據(jù)人類蛋白質(zhì)圖譜顯示，3種亞型均在心肌組織中有所表達(dá)。HIF-1包含堿性螺旋-環(huán)-螺旋（basic helix-loop-helix-Per-ARNT-Sim，bHLH-PAS）、轉(zhuǎn)錄激活域（transactivation domains，TAD）和氧依賴性降解域（oxygen-dependent degradation domain，ODDD）3個(gè)功能結(jié)構(gòu)域。bHLH和PAS基序是HIF-1ɑ和HIF-1β亞基形成異源二聚體的必需結(jié)構(gòu)，其中bHLH還可與低氧反應(yīng)元件（hypoxia response element，HRE）結(jié)合，啟動(dòng)下游基因［6］。HIF-2ɑ和HIF-3ɑ也屬于bHLH-PAS超分子家族，在缺氧環(huán)境中起穩(wěn)定作用并能與ARNT結(jié)合。在HIF-1異源二聚體中，HIF-1β亞基在組織細(xì)胞中結(jié)構(gòu)性表達(dá)，其mRNA和蛋白均保持在恒定水平，而HIF-1ɑ的半衰期較短（t1/2，5 min），并受氧濃度的高度調(diào)控。事實(shí)上，HIF-1ɑ的合成也是連續(xù)的，且不受氧濃度的影響。但在常氧環(huán)境中，HIF-1ɑ迅速降解，故很難被檢測到且不能發(fā)揮其轉(zhuǎn)錄激活作用。氧含量充足時(shí)，HIF-1ɑ在P402和P564的氧依賴降解域被脯氨酸羥化酶（PHD）修飾，羥基化的HIF-ɑ能與VHL腫瘤抑制蛋白結(jié)合，并作為E3泛素連接酶復(fù)合體的識(shí)別元件，通過蛋白酶體途徑迅速被降解并失活，故而在常氧環(huán)境中胞質(zhì)內(nèi)HIF-1ɑ濃度極低，無法進(jìn)入胞核并啟動(dòng)下游一系列目的基因的轉(zhuǎn)錄。在缺氧情況下，脯氨酸羥化酶活性被抑制，有研究顯示，當(dāng)氧濃度降低至120μmol/L時(shí)，其羥基化HIF-ɑ的能力被明顯抑制［7］。在組織缺氧時(shí)，HIF-1ɑ變得穩(wěn)定，并從胞質(zhì)中向胞核內(nèi)轉(zhuǎn)移，在胞核內(nèi)與HIF-1β形成二聚體，從而具有了轉(zhuǎn)錄活性。激活的HIF二聚體隨后與靶基因調(diào)控區(qū)域的低氧反應(yīng)元件（hypoxia response elements，HREs）結(jié)合，并結(jié)合轉(zhuǎn)錄共激活因子，誘導(dǎo)基因表達(dá)。值得注意的是，HIF-1ɑ也可以上調(diào)糖酵解酶和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)，使細(xì)胞更加依賴糖酵解方式供能，提示HIF-1ɑ對(duì)細(xì)胞能量代謝也有調(diào)節(jié)作用。在心肌細(xì)胞中，絕大多數(shù)的HIF靶基因受HIF-1ɑ調(diào)控，受HIF-2ɑ調(diào)控者少見，而HIF-3ɑ在缺氧環(huán)境中的作用尚未明確。故HIF-1ɑ在心血管領(lǐng)域的前景受到廣泛關(guān)注。

HIF-1ɑ的調(diào)控機(jī)制

1、HIF-1ɑ的翻譯后修飾

對(duì)HIF-1ɑ的穩(wěn)定性調(diào)控主要由其翻譯后修飾控制，如羥基化、泛素化、乙?；土姿峄冗^程［8］。關(guān)于HIF-1ɑ的修飾發(fā)生在多個(gè)結(jié)構(gòu)域內(nèi)。在常氧條件下，HIF-1ɑ氧依賴降解域中的兩個(gè)脯氨酸殘基的羥基化和一個(gè)賴氨酸殘基的乙?；纱龠M(jìn)其與希佩爾林道腫瘤抑制蛋白（von-Hippel-Lindau tumor suppressor protein，pVHL）泛 素E3連接酶復(fù)合物的相互作用［9-10］。pVHL復(fù)合物用泛素標(biāo)記HIF-1ɑ，泛素化的HIF-1ɑ可被26S蛋白酶體降解。C-TAD是反轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域，位于HIF-1ɑ蛋白的C端半?yún)^(qū)［11］。C-TAD已被證明可以與CBP/p300等共激活因子相互作用，激活基因轉(zhuǎn)錄。在HIF-1ɑ轉(zhuǎn)錄活性的調(diào)節(jié)中，C-TAD中天門冬酰胺殘基的羥基化可抑制HIF-1ɑ與CBP/p300的相互作用，從而抑制了其轉(zhuǎn)錄活性。細(xì)胞質(zhì)內(nèi)合成的HIF-1ɑ被位于ODDD內(nèi)的脯氨酸402（Pro402）和564（Pro564）上的2-氧戊二酸（2-OG）依賴性雙加氧酶家族快速羥基化［12］。這2個(gè)脯氨酸殘基的突變會(huì)破壞HIF-1ɑ與pVHL的相互作用，從而在正常氧水平下穩(wěn)定胞質(zhì)中的HIF-1ɑ。人類的HIF雙加氧酶是PHD，并且存在3種亞型：PHD1，PHD2和PHD3?？梢哉f，任何影響PHDs的因素都可以影響HIF-1的穩(wěn)定性及其激活下游目標(biāo)基因轉(zhuǎn)錄的能力。PHDs是一種2-OG依賴的雙加氧酶，需要氧（O2）進(jìn)行羥基化，以及Fe2+和抗壞血酸作為輔助因子。通過2-OG類似物滅活PHDs可以增加HIF-1的半衰期。觀察研究發(fā)現(xiàn)，鐵螯合劑及某些金屬離子（如：Co2+，Ni2+，Mn2+）可以降低PHDs活性，穩(wěn)定HIF-1，這可能是通過減少Fe2+對(duì)PHDs的可用性或與Fe2+競爭性結(jié)合相應(yīng)結(jié)合位點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。同理，抗壞血酸有助于維持鐵在亞鐵（Fe2+）的狀態(tài)，對(duì)于維持PHDs的活性具有重要意義，可以促進(jìn)HIF-1ɑ的分解。在常氧環(huán)境中，PHDs激活，并使HIF-1的脯氨酸羥基化，促使HIF-1ɑ與pVHL結(jié)合并泛素化，最終導(dǎo)致HIF-1ɑ的降解。而在缺氧環(huán)境中，PHDs活性被抑制，HIF-1ɑ不能與pVHL結(jié)合及完成隨后的泛素化，從而在胞質(zhì)內(nèi)積聚，繼而向核內(nèi)轉(zhuǎn)移并與HIF-1β結(jié)合形成二聚體。由此可見，PHDs的絕對(duì)氧依賴性使其可以看作是細(xì)胞內(nèi)的氧感受器。從pVHL角度來看，pVHL與蛋白elongin C、elongin B、cullin-2和Rbx1結(jié)合形成VCB-Cul2 E3連接酶復(fù)合物，并引起HIF-1ɑ的多聚泛素化，最終使其通過蛋白酶體途徑降解。需要注意的是，pVHL途徑并不是HIF-1ɑ唯一的降解途徑，除了pVHL，許多其他蛋白已被報(bào)道影響HIF-1泛素化和穩(wěn)定性。

2、反式激活域參與HIF-1ɑ的調(diào)控

上述HIF-1ɑ的翻譯后修飾過程調(diào)節(jié)HIF-1ɑ蛋白的穩(wěn)定性，但單靠穩(wěn)定性調(diào)節(jié)并不足以使HIF-1ɑ完全轉(zhuǎn)錄激活?？刂艸IF活性的第二個(gè)主要機(jī)制是通過調(diào)節(jié)其反式激活域N-TAD和C-TAD。這些結(jié)構(gòu)域通過招募轉(zhuǎn)錄輔激活子發(fā)揮作用，如CBP/p300、SRC-1和TIF2等。在正常氧分壓條件下，F(xiàn)IH-1對(duì)HIF-1的C-TAD中的天冬酰胺殘基803（Asn 803）進(jìn)行羥基化，阻止了HIF-1與CBP/p300的相互作用，從而抑制HIF-1ɑ的轉(zhuǎn)錄激活功能［13］。缺氧消除了天冬酰胺羥基化，這使得HIF-1ɑ的C-TAD能夠有效與CBP/p300相互作用，激活相應(yīng)靶基因的轉(zhuǎn)錄。FIH-1主要位于細(xì)胞質(zhì)中，但也有一部分可能位于細(xì)胞核中，而其轉(zhuǎn)錄活性與氧濃度無關(guān)，且不參與HIF-1穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)。但與PHDs一樣，天冬酰胺基羥化酶FIH-1也是一種2-OG依賴性雙加氧酶，也需要Fe2+和抗壞血酸作為輔助因子，而這種對(duì)于氧的依賴性使得FIH-1成為細(xì)胞中的另一個(gè)氧感受器。

3、HIF-1ɑ的其他調(diào)控途徑

盡管羥化酶在感知氧張力和調(diào)節(jié)HIF-1活性方面具有中心重要性，但還有其他機(jī)制參與了HIF-1ɑ功能的調(diào)節(jié)。眾所周知，磷酸化在蛋白質(zhì)活性的調(diào)節(jié)中至關(guān)重要，目前，關(guān)于HIF-1ɑ的直接磷酸化已被報(bào)道，其中絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）途徑被廣泛關(guān)注。相關(guān)研究表明，磷酸化并不影響HIF-1ɑ的穩(wěn)定性或其與DNA的結(jié)合，相反，它增加了HIF-1ɑ的轉(zhuǎn)錄活性。其中一種可能的解釋是，HIF-1β優(yōu)先與HIF-1ɑ的磷酸化形式結(jié)合。除了氧濃度外，HIF-1ɑ也受某些非氧依賴方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中，細(xì)胞因子、生長因子、環(huán)境刺激和其他信號(hào)分子參與了非缺氧條件下HIF-1ɑ的調(diào)控。

HIF-1ɑ的生物學(xué)功能

因?yàn)镠IF-1ɑ最初是在缺氧條件下發(fā)現(xiàn)，且主要在缺氧條件下被誘導(dǎo)表達(dá)，所以目前大部分關(guān)于HIF-1ɑ的研究都涉及缺氧環(huán)境。人體細(xì)胞和器官均需要適應(yīng)內(nèi)環(huán)境氧分壓的變化，所以大量HIF-1靶基因是以組織特異性方式進(jìn)行調(diào)節(jié)的。約89%的缺氧相關(guān)基因的表達(dá)共同受HIF-1ɑ的調(diào)控，迄今為止，已有100多個(gè)具有不同功能的HIF-1ɑ下游基因被鑒定。有研究發(fā)現(xiàn)，在動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞中，超過2%的人類基因直接或間接地受到HIF-1ɑ的調(diào)控。HIF-1ɑ的低氧適應(yīng)作用主要體現(xiàn)在紅細(xì)胞生成/鐵代謝，血管生成，糖代謝，細(xì)胞增殖與凋亡等方面，而其中血管生成作用與心血管疾病關(guān)聯(lián)緊密，受到廣泛關(guān)注。

1、HIF-1ɑ參與血管生成

血管生成是一個(gè)復(fù)雜的過程，涉及由不同類型細(xì)胞表達(dá)的多種基因產(chǎn)物。在缺氧環(huán)境中，大量參與血管生成不同階段的基因被激活，轉(zhuǎn)錄增加。其中，血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）作為最重要的內(nèi)皮特異性有絲分裂原，通過招募內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)入缺氧和無血管區(qū)域，并刺激其增殖而直接參與了血管生成過程。此外，HIF-1ɑ也調(diào)節(jié)血管張力調(diào)控基因的表達(dá)，如：一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS2），血紅素氧化酶-1，內(nèi)皮素1（endothelin 1，ET1）等［14-15］。

2、HIF-1ɑ促進(jìn)紅細(xì)胞生成/鐵代謝

在紅細(xì)胞生成和鐵代謝方面，HIF-1ɑ可以上調(diào)紅細(xì)胞生成和鐵代謝相關(guān)基因的表達(dá)，從而上調(diào)紅細(xì)胞運(yùn)輸氧氣的能力，以適應(yīng)缺氧環(huán)境。其中，HIF-1ɑ調(diào)控的促紅細(xì)胞生成素（EPO）表達(dá)上調(diào)起到了重要作用。HIF-1ɑ同時(shí)還上調(diào)轉(zhuǎn)鐵蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白受體以及銅藍(lán)蛋白基因的表達(dá)，促進(jìn)鐵離子的吸收，從而促進(jìn)血紅蛋白的合成，增加紅細(xì)胞的攜氧能力。

3、HIF-1ɑ調(diào)節(jié)葡萄糖應(yīng)用途徑及線粒體代謝

在低氧供應(yīng)條件下，細(xì)胞的葡萄糖代謝途徑從氧依賴的三羧酸循環(huán)轉(zhuǎn)向不依賴氧的糖酵解缺氧。由于糖酵解途徑中每個(gè)葡萄糖分子中只有2個(gè)三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）分子，而不是三糖酸循環(huán)提供的38個(gè)ATP，缺氧細(xì)胞必須通過增加葡萄糖攝取來提高其產(chǎn)生ATP的能力。在缺氧環(huán)境中，HIF-1ɑ通過上調(diào)糖酵解酶和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)來提高細(xì)胞對(duì)葡萄糖的攝取能力，保證細(xì)胞供氧，從而適應(yīng)低氧環(huán)境。同時(shí)，HIF-1ɑ還可以抑制線粒體功能，從而降低細(xì)胞耗氧量，從另一方面促進(jìn)細(xì)胞的缺氧適應(yīng)能力。HIF-1ɑ可以通過3種機(jī)制調(diào)節(jié)線粒體的代謝活動(dòng)。（1）HIF-1ɑ可以抑制丙酮酸脫氫酶激酶-1（pyruvate dehydrogenase kinase-1，PDK-1）的表達(dá)，限制丙酮酸進(jìn)入線粒體，從而抑制線粒體的呼吸作用。（2）HIF-1ɑ可以通過改變細(xì)胞色素氧化酶復(fù)合物的組成來抑制線粒體呼吸；HIF-1ɑ通過誘導(dǎo)COX4-2和LON的表達(dá)，使線粒體呼吸在缺氧環(huán)境中效率提高。（3）HIF-1ɑ可以與c-myc聯(lián)合作用，誘導(dǎo)HK 2的表達(dá)。HK 2是一種糖酵解酶，參與葡萄糖的非線粒體依賴代謝途徑，并具有抗氧化作用。另有研究表示，在缺氧條件下，HIF-1ɑ還可通過絲裂原活化蛋白激酶依賴性途徑被誘導(dǎo)表達(dá)并活化，引導(dǎo)缺氧條件下的細(xì)胞增殖率增加［16］，從另一角度調(diào)節(jié)組織對(duì)缺氧的適應(yīng)過程。近期研究發(fā)現(xiàn)，HIF-1ɑ也可以在常氧環(huán)境下被生長因子、某些糖皮質(zhì)激素和一氧化氮等誘導(dǎo)表達(dá)，但其所涉及的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路尚未明確。

4、HIF-1ɑ在胚胎發(fā)育中的調(diào)節(jié)作用

胚胎發(fā)育方面，在小鼠動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，敲除HIF-1ɑ基因的小鼠出現(xiàn)心血管發(fā)育畸形以及妊娠中期的胚胎死亡［17］，提示HIF-1ɑ在胚胎心血管系統(tǒng)發(fā)育中起重要作用。另有研究發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)細(xì)胞的存活也需要HIF-1ɑ的參與，同之前實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，敲除HIF-1ɑ基因的小鼠會(huì)出現(xiàn)心血管系統(tǒng)及畸形和神經(jīng)管缺陷，并于妊娠中期死亡。而雜合子基因小鼠（HIF-1ɑ+/-）可表現(xiàn)為發(fā)育正常，但是在慢性缺氧環(huán)境中表現(xiàn)出對(duì)缺氧的適應(yīng)能力受損。

HIF-1與動(dòng)脈粥樣硬化

動(dòng)脈粥樣硬化是一種進(jìn)行性動(dòng)脈疾病，與急性心肌梗死聯(lián)系緊密，不穩(wěn)定硬化斑塊破裂繼發(fā)冠狀動(dòng)脈內(nèi)血栓形成是急性心肌梗死的主要原因。動(dòng)脈粥樣硬化是由血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷引起的，其特點(diǎn)是內(nèi)膜中有低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）浸潤。隨后進(jìn)入血管壁的單核細(xì)胞分化為巨噬細(xì)胞，攝取浸潤的LDL后變?yōu)榕菽?xì)胞，最終形成由纖維冒和脂質(zhì)核心組成的粥樣硬化斑塊。巨噬細(xì)胞的進(jìn)一步激活、細(xì)胞凋亡和活性氧的產(chǎn)生均可導(dǎo)致炎性反應(yīng)，增加壞死核心含量并使纖維冒變薄，進(jìn)一步促使動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展。斑塊內(nèi)出血被認(rèn)為是斑塊進(jìn)展和破裂的主要原因，是由于新形成的缺乏內(nèi)皮完整性的微血管中的紅細(xì)胞外滲所致。內(nèi)皮細(xì)胞的完整性受到許多因素的影響，包括炎癥介質(zhì)、基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）、VEGF和 促 血 管 生 成 素（Ang）-2與Ang-1的比值，其中一些重要因子的轉(zhuǎn)錄受HIF-1ɑ調(diào)控。HIF-1ɑ在缺血、缺氧和炎癥條件的廣泛生理反應(yīng)過程中被激活，并在器官或組織對(duì)損傷的應(yīng)激反應(yīng)中發(fā)揮積極作用。目前，HIF-1ɑ在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生中的作用存在一定爭議。有研究發(fā)現(xiàn)粥樣硬化斑塊中的HIF-1ɑ表達(dá)上升，且與炎性反應(yīng)、斑塊表型有關(guān)；但另有研究顯示在穩(wěn)定型心絞痛及不穩(wěn)定型心絞痛患者斑塊中HIF-1ɑ的表達(dá)并沒有顯著差別［18］。有學(xué)者認(rèn)為HIF-1ɑ參與動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生的主要途徑之一是在斑塊內(nèi)血管生成中發(fā)揮作用。來自動(dòng)脈粥樣硬化斑塊臨床研究的證據(jù)表明，HIF-1ɑ在斑塊內(nèi)巨噬細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞中表達(dá)，與VEGF共定位，并與血管生成密切相關(guān)［19-21］。這些血管允許脂質(zhì)、炎性細(xì)胞和紅細(xì)胞進(jìn)入斑塊，從而通過促進(jìn)炎性反應(yīng)和斑塊內(nèi)出血來促進(jìn)斑塊的進(jìn)展［22］。另一方面，從一些體外研究來看，HIF-1ɑ可能在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生中發(fā)揮不同作用。在體外研究中，巨噬細(xì)胞的活化、浸潤和遷移均依賴于HIF-1ɑ。巨噬細(xì)胞對(duì)氧化的低密度脂蛋白的攝取可以誘導(dǎo)HIF-1ɑ積累，同時(shí)HIF-1ɑ又可促進(jìn)泡沫細(xì)胞的形成［23］。在高膽固醇血癥的動(dòng)物模型中，動(dòng)脈壁HIF-1ɑ水平的升高與MMP-2和MMP-9的上調(diào)相關(guān)，而這兩種蛋白酶均可參與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂［24］。這些試驗(yàn)結(jié)果提示HIF-1ɑ有促動(dòng)脈粥樣硬化作用。也有學(xué)者提出，細(xì)胞凋亡、細(xì)胞外基質(zhì)代謝、炎性反應(yīng)、血管生成以及脂質(zhì)代謝等方面的基因也參與了硬化斑塊的形成與進(jìn)展過程，并均受HIF-1ɑ的調(diào)控，但尚未有體內(nèi)試驗(yàn)的證據(jù)支持這種假設(shè)。綜上所述，HIF-1ɑ在動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展中發(fā)揮重要作用，但其具體機(jī)制尚未得到最終證實(shí)。

HIF-1ɑ在急性心肌梗死中的作用及機(jī)制

缺血性心臟病是發(fā)達(dá)國家的主要死亡原因之一。心肌缺血是由氧和葡萄糖的供需失衡造成的。當(dāng)觀察冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)中缺血或梗死患者的心室活檢時(shí)，HIF-1ɑ及其下游基因的上調(diào)是最初的缺氧適應(yīng)反應(yīng)之一，并通過包括誘導(dǎo)血管生成在內(nèi)的多種方式來適應(yīng)缺氧環(huán)境。近年來研究發(fā)現(xiàn)，HIF-1ɑ與心血管疾病相關(guān)密切，特別是在急性缺血性心臟病中所起的心肌保護(hù)作用尤其顯著。試驗(yàn)證明，HIF-1ɑ與缺血心肌冠狀動(dòng)脈側(cè)支循環(huán)的形成有關(guān)。臨床研究發(fā)現(xiàn)，在至少有一支冠狀動(dòng)脈閉塞70%且沒有進(jìn)行血運(yùn)重建的患者中，HIF-1ɑ的表達(dá)與側(cè)支循環(huán)數(shù)量呈正相關(guān)［25］。有證據(jù)表明冠狀動(dòng)脈側(cè)支的程度與心肌梗死后梗死面積的減少相關(guān)［26-28］，HIF-1ɑ可能在心肌梗死后心肌保護(hù)方面發(fā)揮重要作用。在動(dòng)物心肌缺血模型中，缺血誘導(dǎo)后心肌內(nèi)注射HIF-1ɑ/VP16混合質(zhì)?？梢娒黠@的血管生成及心肌灌注改善，同時(shí)梗死面積明顯減?。?9］。同時(shí)，試驗(yàn)證明向梗死模型心臟左心室轉(zhuǎn)導(dǎo)PHDs小干擾RNA，干擾PHD表達(dá)，以此來減少HIF-1ɑ降解，也可明顯縮小心肌梗死面積并保護(hù)心室功能［30］。此外，有研究顯示HIF-1ɑ還可能在心肌缺氧預(yù)處理內(nèi)源性通路中起關(guān)鍵作用，作為內(nèi)源性途徑的關(guān)鍵因素，HIF-1ɑ可以在用于預(yù)處理預(yù)期缺血事件的患者。最后，HIF-1ɑ還可能在缺氧環(huán)境中調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞葡萄糖的利用方式，保證心肌細(xì)胞缺氧環(huán)境中的能量供應(yīng)，從而加強(qiáng)心肌細(xì)胞的缺氧適應(yīng)能力。綜上所述，這些結(jié)果表明，心肌梗死后HIF-1ɑ的表達(dá)上調(diào)可為最大化保護(hù)心肌及左心室功能提供一種新的潛在治療選擇。

HIF-1ɑ在急性心肌梗死早期診斷中的應(yīng)用

隨著生活環(huán)境和生活習(xí)慣的改變，急性心肌梗死發(fā)病率逐年上升，且發(fā)病年齡呈現(xiàn)年輕化趨勢(shì)。目前臨床主要的心肌壞死標(biāo)志物有肌紅蛋白、肌鈣蛋白、肌酸激酶同工酶（CK-MB）等。我們的前期研究發(fā)現(xiàn)，急性心肌梗死早期HIF-1ɑ表達(dá)明顯升高，且有較好的敏感性及特異性。因此我們認(rèn)為，HIF-1ɑ可作為急性心肌梗死的炎癥預(yù)測因子［31］，與肌鈣蛋白、CK-MB等心肌損傷標(biāo)志物聯(lián)合診斷早期急性心肌梗死。

總結(jié)與展望

本文就HIF-1ɑ的功能、調(diào)控機(jī)制及其在動(dòng)脈粥樣硬化以及急性心肌梗死中的作用做一綜述。HIF為異源二聚體，包含ɑ和β兩個(gè)亞單位，其中HIF-1ɑ為其活性單位，也是其調(diào)節(jié)單位。HIF-1ɑ在組織細(xì)胞對(duì)缺氧環(huán)境的耐受、胚胎心血管系統(tǒng)發(fā)育、動(dòng)脈粥樣硬化及急性心肌梗死等一系列生理病理過程中起關(guān)鍵作用。隨著HIF-1ɑ在生理適應(yīng)及心肌保護(hù)中的作用越發(fā)明顯，關(guān)于HIF-1ɑ在心血管領(lǐng)域的研究越來越受重視，為其參與臨床急性心肌梗死治療提供了大量經(jīng)驗(yàn)與資料。另外，在急性心肌梗死的早期的診斷中，我們的前期研究證明急性心肌梗死時(shí)HIF-1ɑ表達(dá)明顯上調(diào)，同時(shí)具有良好的敏感性和特異性，可能作為新的心肌損傷標(biāo)志物聯(lián)合肌紅蛋白、肌鈣蛋白、CK-MB等傳統(tǒng)心肌標(biāo)志物輔助臨床心肌梗死患者的早期診斷。但HIF-1ɑ表達(dá)水平的高低是否與心肌梗死范圍具有相關(guān)性仍有待于進(jìn)一步試驗(yàn)與研究。隨著新的研究結(jié)果的不斷出現(xiàn)，相信HIF-1ɑ將在動(dòng)脈粥樣硬化以及急性心肌梗死治療策略的制定中發(fā)揮重要的作用。