線(xiàn)粒體源性肽Humanin對(duì)心血管疾病的保護(hù)作用

謝怡 張敏 蔣利

線(xiàn)粒體源性肽（MDP）是一種由線(xiàn)粒體DNA編碼的內(nèi)源性生物活性肽。目前已發(fā)現(xiàn)的線(xiàn)粒體源性肽有3 種類(lèi)型，即Humanin、MOTS-c 和SHLP1～6[1]。Humanin 是第一種被發(fā)現(xiàn)的MDP，由Hashimoto 等[2]于2001 年從1 例阿爾茨海默病患者未受損的枕葉皮質(zhì)中發(fā)現(xiàn)。Humanin 由線(xiàn)粒體16S 核糖體RNA（16Sr RNA）上1 個(gè)小的開(kāi)放閱讀框編碼，不同的翻譯機(jī)制構(gòu)成不同長(zhǎng)度的Humanin 分子。在線(xiàn)粒體中，它是由21 個(gè)氨基酸組成的肽，而在細(xì)胞質(zhì)中，它是由24 個(gè)氨基酸組成的肽[3]，雖然序列不同，但它們都有相似的生物學(xué)功能[4]。在代謝應(yīng)激條件下，Humanin 可通過(guò)“逆行信號(hào)”途徑影響自身核基因的表達(dá)。Humanin 還可通過(guò)自分泌、旁分泌方式與細(xì)胞內(nèi)外受體結(jié)合，對(duì)自身及周?chē)?xì)胞發(fā)揮功能，其作用主要為抗凋亡、抗氧化、抗炎性反應(yīng)、調(diào)節(jié)線(xiàn)粒體功能等[5]。Humanin 是在血漿、腦脊液和精液中可檢測(cè)到的分泌性蛋白[6-7]。甘氨酸（Gly）取代Humanin 肽鏈第14 位絲氨酸（Ser14），形成[Gly14]-Humanin（HNG），HNG 的 細(xì)胞保護(hù)活性 比Humanin 強(qiáng) 1 000 倍[8]。研究顯示，Humanin 及其修飾物對(duì)心血管疾病具有保護(hù)作用，這提示Humanin 可能成為相關(guān)心血管疾病新的生物標(biāo)志物和潛在的治療靶點(diǎn)。

1 Humanin抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用

研究表明，Humanin 通過(guò)不同機(jī)制發(fā)揮抗動(dòng)脈粥樣硬化作用。Humanin 可通過(guò)抗氧化應(yīng)激改善動(dòng)脈粥樣硬化早期的內(nèi)皮功能障礙。Bachar 等[9]首先證實(shí)Humanin 在人動(dòng)脈和靜脈血管壁內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)，并對(duì)低密度脂蛋白（LDL）誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞的氧化應(yīng)激起保護(hù)作用。進(jìn)一步的研究證明，Humanin 通過(guò)降低與氧化應(yīng)激有關(guān)的硝基酪氨酸（NT）水平和增加內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）表達(dá)，阻止載脂蛋白E（ApoE）缺乏的高膽固醇血癥小鼠動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的進(jìn)展[10]。

Humanin可通過(guò)抗內(nèi)皮細(xì)胞凋亡延緩動(dòng)脈粥樣硬化的形成和發(fā)展。Bachar 等[9]證明，用Humanin預(yù)處理可降低細(xì)胞中神經(jīng)酰胺尤其是C16-神經(jīng)酰胺的水平，減少級(jí)聯(lián)凋亡信號(hào)通路的激活，從而減少內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）是動(dòng)脈內(nèi)膜損傷關(guān)鍵因子，凝集素樣氧化低密度脂蛋白受體-1（LOX-1）是內(nèi)皮細(xì)胞吸收ox-LDL 的主要受體，LOX-1 介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞與ox-LDL 的結(jié)合以及ox-LDL 的內(nèi)化。Humanin 可通過(guò)抑制LOX-1蛋白的表達(dá)，減輕ox-LDL 誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，抑制動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成和發(fā)展[11]。

Humanin 已被證明可通過(guò)抑制炎性反應(yīng)減輕炎性條件下的內(nèi)皮損傷和功能障礙。Li 等[12]的研究表明，Humanin 可通過(guò)激活A(yù)MP 活化蛋白激酶/乙酰輔酶A 羧化酶（AMPK/ACC）通路，抑制NOD 樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3（NLRP3）炎性小體活性，改善游離脂肪酸誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞炎性損傷。高血糖誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能障礙在糖尿病相關(guān)動(dòng)脈粥樣硬化及其心血管并發(fā)癥的發(fā)生中起著關(guān)鍵作用。在高糖條件下，血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生大量促炎性因子，如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白細(xì)胞介素-1β（IL-1β）、血管細(xì)胞黏附分子-1（VCAM-1）和E-選擇素，進(jìn)而加速動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā) 展[13]。Humanin可以抑制高糖誘導(dǎo)的TNF-α 和IL-1β 的分泌，減少VCAM-1 和E-選擇素的表達(dá)，從而減少單核細(xì)胞黏附和內(nèi)皮功能障礙[14]。Krupple樣因子2（KLF2）是一種重要的內(nèi)皮功能調(diào)節(jié)因子，KLF2 通過(guò)調(diào)節(jié)血管生成、血栓激活和內(nèi)皮促炎途徑保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞[15]。研究表明，Humanin 可誘導(dǎo)KLF2 的表達(dá)增加，并調(diào)節(jié)KLF2 相關(guān)靶基因的表達(dá)，如eNOS 和內(nèi)皮素-1（ET-1），從而抑制單核細(xì)胞的黏附，抑制內(nèi)皮炎性反應(yīng)[14]。

此外，研究還表明HNG 可通過(guò)其膜蛋白受體甲酸基肽受體樣1（FPRL1）恢復(fù)ox-LDL 誘導(dǎo)的受損溶酶體酶組織蛋白酶D 的活性，促進(jìn)ox-LDL在人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVEC）中的自噬降解[16]。

Humanin可以從抗氧化應(yīng)激、抗內(nèi)皮細(xì)胞凋亡、抗炎性反應(yīng)、減少ox-LDL 蓄積等多個(gè)方面延緩動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展，有望為動(dòng)脈粥樣硬化的治療提供新的途徑。

2 Humanin對(duì)心肌缺血再灌注損傷的保護(hù)作用

氧化應(yīng)激是心肌缺血再灌注損傷重要的發(fā)病機(jī)制之一。Humanin 主要通過(guò)抗氧化應(yīng)激作用減輕線(xiàn)粒體功能障礙，從而改善心肌缺血再灌注損傷。Muzumdar 等[17]首先證實(shí)了Humanin 可在小鼠心肌細(xì)胞中表達(dá)，且在急性心肌梗死后24 h 內(nèi)，內(nèi)源性Humanin 的表達(dá)增加；在小鼠缺血再灌注模型中，再灌注前1 h 或再灌注時(shí)給予Humanin，發(fā)現(xiàn)隨著Humanin 劑量的增加，小鼠左心室功能改善，梗死面積縮小。該研究還發(fā)現(xiàn)HNG 可能通過(guò)激活A(yù)MPK/eNOS 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑減輕缺血再灌注損傷。Thummasorn 等[18]在一系列實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，大劑量HNG（252 μg/kg）通過(guò)激活蛋白激酶B（AKT）信號(hào)通路發(fā)揮抗凋亡作用，并阻止Bax 蛋白從細(xì)胞質(zhì)移位到線(xiàn)粒體膜，減輕大鼠心肌細(xì)胞線(xiàn)粒體功能障礙，提高受損心肌Humanin 水平，減輕再灌注后心律失常以及左心室功能障礙，減少心肌損傷面積。另一項(xiàng)研究還發(fā)現(xiàn)，Humanin 可通過(guò)抑制心肌梗死時(shí)Kelch 樣ECH 關(guān)聯(lián)蛋白1（Keap1）的表達(dá)促進(jìn)核因子紅細(xì)胞系2 相關(guān)因子2（Nrf2）的激活，而Nrf2 的激活可提高一系列抗氧化酶如超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GPX）和谷胱甘肽（GSH）的表達(dá)[19]。同時(shí)，體外研究也表明，HNG 可降低H2O2誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞氧化應(yīng)激，保持線(xiàn)粒體膜的完整性[20]。ROS 可導(dǎo)致心肌線(xiàn)粒體腫脹、膜電位異常和三磷酸腺苷（ATP）生成減少，Humanin 可通過(guò)降低線(xiàn)粒體內(nèi)膜電子傳遞鏈復(fù)合體Ⅰ活性，維持線(xiàn)粒體功能穩(wěn)定[21]。

研究表明抗氧化應(yīng)激、維持線(xiàn)粒體功能穩(wěn)態(tài)是Humanin 緩解心肌缺血再灌注損傷的主要途徑，這為心肌梗死再灌注后氧化應(yīng)激損傷的預(yù)防提供了思路。

3 Humanin減緩心肌纖維化的作用

心肌纖維化是指心肌成纖維細(xì)胞活性增加以及細(xì)胞外基質(zhì)過(guò)度沉積引起的心肌組織學(xué)改變，可見(jiàn)于多種慢性心臟病，最終導(dǎo)致心力衰竭和死 亡[22]。Humanin 主要通過(guò)下調(diào)心肌促纖維化細(xì)胞因子的表達(dá)抑制心肌間質(zhì)纖維化和成纖維細(xì)胞增殖。Qin 等[23]研究發(fā)現(xiàn)對(duì)中老年小鼠長(zhǎng)期腹腔注射外源性Humanin 可顯著降低老年小鼠心肌細(xì)胞凋亡、膠原沉積、心肌成纖維細(xì)胞增殖，抑制小鼠年齡相關(guān)性心肌纖維化。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，Humanin 通過(guò)上調(diào)AKT/糖原合成酶激酶-3β（Gsk-3β）信號(hào)通路的磷酸化發(fā)揮作用，AKT/Gsk-3β信號(hào)通路的磷酸化與廣泛的心臟保護(hù)信號(hào)通路的激活相關(guān)，Humanin 上調(diào)Akt/Gsk-3β 的表達(dá)，從而降低衰老心肌中促纖維化細(xì)胞因子、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子-2（FGF-2）、基質(zhì)金屬蛋白酶-2（MMP-2）和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（TGF-β）的表達(dá)，減少心肌纖維化[24]。

4 Humanin在冠狀動(dòng)脈微血管功能障礙中的作用

冠狀動(dòng)脈微血管功能障礙（CMD）是指冠狀動(dòng)脈小血管的功能和結(jié)構(gòu)異常。內(nèi)皮功能障礙和炎性反應(yīng)是CMD 的主要原因。Widmer 等[25]的臨床研究發(fā)現(xiàn)，循環(huán)血中Humanin 水平與冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮功能呈正相關(guān)。內(nèi)皮功能正常組血Humanin 水平為（2.2±1.5）ng/mL，內(nèi)皮功能不良血Humanin水平較低，為（1.3±1.1）ng/mL，P＝0.03。由于微血管功能通常在疾病狀態(tài)下首先受到影響，而Humanin 水平在一定程度上反映了微血管功能，因此循環(huán)Humanin 可能作為診斷冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮功能障礙的生物標(biāo)志物，或作為CMD 患者潛在的治療手段。

5 小結(jié)

Humanin是由線(xiàn)粒體DNA編碼的內(nèi)源性多肽，其主要生物活性與細(xì)胞保護(hù)有關(guān)，在心血管疾病的許多生物學(xué)過(guò)程如細(xì)胞凋亡、底物代謝、炎性反應(yīng)、氧化應(yīng)激中具有調(diào)節(jié)線(xiàn)粒體功能障礙、維持線(xiàn)粒體功能穩(wěn)定的作用。Humanin 在抗動(dòng)脈粥樣硬化、調(diào)節(jié)代謝異常、減少缺血再灌注損傷等方面發(fā)揮有益作用，有廣泛的應(yīng)用前景。