許淑文 戴 雯綜述 李 艷審校

慢性心力衰竭（Chronic Heart Failure，CHF）已成為日益嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問題，目前全球約有3800萬CHF患者，發(fā)病率以每年50%的速率增加［1－2］。心臟重塑是導(dǎo)致CHF發(fā)生的關(guān)鍵過程。研究證據(jù)表明，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子－β（Transforming Growth Factor－β，TGF－β）作為多功能細(xì)胞因子，可參與組織修復(fù)和心肌纖維化（Myocardial Fibrosis，MF）的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程［3］，因而可能直接參與CHF的漸進(jìn)性重構(gòu)。TGF－β在心臟重塑和CHF的發(fā)病機(jī)制中的作用已在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了廣泛研究［4］，但其對(duì)人類心臟的作用研究至今較少［3］。本文綜述TGF－β在 MF中作用的研究進(jìn)展，為臨床研究TGF－β作為CHF治療靶點(diǎn)提供資料。

1 CHF和MF

1.1 CHF的臨床病理表現(xiàn)

CHF是在各種致病因素作用下，心臟收縮和（或）舒張功能發(fā)生障礙，即心泵功能減弱，使心輸出量絕對(duì)或相對(duì)下降，以至不能滿足機(jī)體代謝需要的病理生理過程或綜合征。其典型癥狀是呼吸困難、氣短乏力和體液潴留。心臟的急性（心肌梗死）或慢性損傷（長(zhǎng)期高血壓）導(dǎo)致心室功能降低和室壁應(yīng)力增加，使HF呈進(jìn)展性發(fā)展。這種進(jìn)展通過一系列心血管系統(tǒng)代償反應(yīng)而發(fā)生，主要有血管神經(jīng)收縮系統(tǒng)，如腎素－血管緊張素－醛固酮系統(tǒng)（RAAS）及腎上腺素能神經(jīng)系統(tǒng)，以維持重要器官的血流量，包括增加心室前負(fù)荷、心室擴(kuò)張、外周血管收縮、心肌肥厚。這些初期代償過程進(jìn)行性發(fā)展會(huì)導(dǎo)致心室功能逐漸喪失，引起收縮和（或）舒張功能異常和心室重構(gòu)［5］，包括心肌細(xì)胞重構(gòu)和間質(zhì)重構(gòu)。心肌細(xì)胞重構(gòu)多表現(xiàn)為心肌細(xì)胞肥大及心肌細(xì)胞凋亡、壞死增加；間質(zhì)重構(gòu)與成纖維細(xì)胞（Cadiacfibloblast，CFs）增生及細(xì)胞外基質(zhì)（Extra Cellular Matrix，ECM）平衡紊亂密切相關(guān)，其結(jié)果是引發(fā) MF［6］。

1.2 MF在CHF中的作用

MF是指由各種原因?qū)е碌男募Fs增殖和ECM沉積、細(xì)胞死亡以及血管再生，是多種心血管疾病發(fā)展到一定階段的共同病理過程，是心肌重構(gòu)的主要表現(xiàn)。MF可分為反應(yīng)性纖維化和修復(fù)性纖維化兩種類型［6］，前者發(fā)生在對(duì)炎癥的反應(yīng)過程，后者一般由于心肌組織損傷而引發(fā)。CFs通過增殖、分泌ECM蛋白等引起膠原纖維積聚、膠原成分改變和心臟空間結(jié)構(gòu)排列紊亂，形成MF，導(dǎo)致心室壁僵硬、順應(yīng)性降低和心臟舒縮功能不全。MF還可以在心肌中形成特有的一道屏障，削弱心肌電藕聯(lián)，從而破壞收縮期和舒張期的興奮－收縮偶聯(lián)，使心臟收縮和舒張功能異常。此外，纖維化心臟中膠原網(wǎng)的紊亂可通過各種不同的機(jī)制導(dǎo)致收縮功能障礙，如膠原網(wǎng)的層粘連蛋白α4缺失小鼠即表現(xiàn)出心室收縮功能障礙［7］。MF還會(huì)造成心室肌層細(xì)胞數(shù)量減少，不僅影響心肌代謝，還可導(dǎo)致心室重構(gòu)，最終造成 HF［8］。研究表明，多種心血管疾病發(fā)展到一定階段均可出現(xiàn)MF，其中包括高血壓病、冠心病、HF以及各種心肌病。

心臟ECM中的膠原蛋白的過量沉積不僅會(huì)影響心肌收縮功能，而且會(huì)阻斷電傳導(dǎo)而引起細(xì)胞結(jié)構(gòu)，特別是心肌細(xì)胞間連接的改變，從而導(dǎo)致心律失常。膠原蛋白通過動(dòng)態(tài)的細(xì)胞－細(xì)胞和細(xì)胞－ECM相互作用，調(diào)節(jié)CFs對(duì)ECM的合成和降解，保持心臟結(jié)構(gòu)的完整性。炎癥反應(yīng)、缺血、機(jī)械拉伸、高血糖、激素和多肽等多種刺激可以激發(fā)CFs的活化，從而使ECM積聚和纖維化加劇，進(jìn)而使心室順應(yīng)性受損和充盈受限。炎癥反應(yīng)可引起 TGF－β、核因子－κB（NF－κB）、腫瘤壞死因子（TNF－α）、白介素－6（ⅠL－6）和促炎因子（如血管緊張素Ⅱ）等的水平升高［7，9］，誘導(dǎo)CFs轉(zhuǎn)變?yōu)榧〕衫w維細(xì)胞，后者通過破壞基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）及其抑制因子（TⅠMPs）的平衡而促進(jìn) MF［10］，導(dǎo)致心臟重塑和CHF。

2 TGF－β對(duì) MF的作用

2.1 TGF－β的生物學(xué)活性

基于結(jié)構(gòu)和生物學(xué)的相似性，TGF－β大家族可以分為四個(gè)主要部分：苗勒管抑制物質(zhì)（MⅠS）家族，抑制素／活化家族，骨形成蛋白（BMP）家族和TGF－β家族。MⅠS可以誘導(dǎo)男性胚胎中副中腎管的形成［11］，抑制素／活化物可調(diào)節(jié)垂體細(xì)胞的激素分泌能力［12］，BMP純化后可以誘導(dǎo)骨形成，調(diào)節(jié)無脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物的各種早期發(fā)育過程［13］。TGF－β以三種異構(gòu)體形式存在于哺乳動(dòng)物體內(nèi)，包括TGF－β1、TGF－β2和 TGF－β3，而編碼 TGF－β1、β2和β3的基因存在于染色體的不同位置，分別為19q13.1－q13.3 19、1q41和14q23 24。TGF－β是一個(gè)典型的多功能多肽，最初從血小板中提出，它的一些主要特性自上世紀(jì)九十年代才被逐漸發(fā)現(xiàn)：不僅能抑制上皮細(xì)胞和造血細(xì)胞生長(zhǎng)，調(diào)節(jié)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞ECM的產(chǎn)生，還參與多種基本生物過程，如細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、發(fā)育、組織修復(fù)和細(xì)胞凋亡等［14］。

TGF－β廣泛存在于人體多種細(xì)胞中，如上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、造血細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、結(jié)締組織細(xì)胞，這些細(xì)胞不僅能產(chǎn)生TGF－β，而且具有相應(yīng)的受體。TGF－β1mRNA主要在內(nèi)皮細(xì)胞、造血細(xì)胞和結(jié)締組織細(xì)胞中表達(dá)。TGF－β1蛋白對(duì)CFs及其它間葉組織來源細(xì)胞有明顯刺激作用，以增加膠原蛋白、糖蛋白的表達(dá)，增加細(xì)胞黏附蛋白分泌，增強(qiáng)有關(guān)受體的轉(zhuǎn)錄、翻譯和處理過程，并減少M(fèi)MPs的合成，從而對(duì)細(xì)胞的增殖和分化過程起重要作用，有利于胚胎發(fā)育和組織修復(fù)［15］。TGF－β是最重要的促 MF細(xì)胞因子之一，可以刺激CFs的增生、膠原合成，使心肌間質(zhì)纖維化［16］。

2.2 TGF－β的活化與調(diào)節(jié)

雖然TGF－β三種亞型通過相同的細(xì)胞表面受體傳導(dǎo)信號(hào)，且作用于相同的靶細(xì)胞，但是三者的表達(dá)卻截然不同。TGF－β1是心血管系統(tǒng)中最主要的亞型，其它亞型只在其它細(xì)胞中少量表達(dá)。三種亞型可能在人體內(nèi)的功能不同，目前對(duì)于MF的研究主要針對(duì)TGF－β1亞型。TGF－β1在正常心臟中以復(fù)合物前體形式存在，不能與受體結(jié)合。心肌損傷后，細(xì)胞外TGF－β1將由前體轉(zhuǎn)化為活性形式，極少量的TGF－β1活化已經(jīng)足夠誘導(dǎo)最大程度的細(xì)胞反應(yīng)［17］。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大量“TGF－β激活劑”，它們?cè)赥GF－β的激活過程中發(fā)揮著不同的作用。蛋白酶（MMP－2和 MMP－9）能夠激活 TGF－β1，將基質(zhì)降解與分子的活化聯(lián)系起來，使基質(zhì)保持完整性和穩(wěn)定性［18］。此外，ECM 和 活 性 氧 也 是 TGF－β1激 活 物。TGF－β1活化信號(hào)的傳導(dǎo)還與心臟損傷的類型和強(qiáng)度有關(guān)。

炎癥反應(yīng)和心肌細(xì)胞凋亡與 MF密不可分。Westermann等［19］發(fā)現(xiàn)心肌炎癥反應(yīng)是心衰患者促 MF的刺激因素，對(duì)心衰患者心內(nèi)膜活檢發(fā)現(xiàn)，其炎性細(xì)胞增多，TGF－β1 mRNA水平升高。在心肌梗死模型中，繼纖維組織沉積和梗死愈合后機(jī)體出現(xiàn)了一個(gè)明顯的炎性階段。研究顯示，TGF－β1可促進(jìn)組織纖維化和CFs轉(zhuǎn)化，同時(shí)使巨噬細(xì)胞失活并抑制炎性趨化因子的表達(dá)。而壓力負(fù)荷增加的心衰動(dòng)物學(xué)模型表明，在胸主動(dòng)脈縮窄后進(jìn)行TGF－β1抑制可減少纖維化，且可以在不造成心肌肥厚的情況下改善心臟收縮功能［20］。還有研究發(fā)現(xiàn)，TGF－β1可促進(jìn)大鼠心肌細(xì)胞凋亡，且一氧化氮等的釋放在其促凋亡過程中起到重要作用［21］。表明炎癥反應(yīng)、凋亡和MF緊密相關(guān)，它們都參與心臟重塑，而TGF－β1在其中起重要作用。

而負(fù)調(diào)控TGF－β1表達(dá)可能對(duì)抑制 MF發(fā)揮重要的作用。近年研究發(fā)現(xiàn)，心肌梗死或HF中存在兩種可以抑制MF的潛在機(jī)制：裂解和釋放可溶性內(nèi)分泌激素將會(huì)抑制TGF－β信號(hào)在HF中的傳導(dǎo)［22］。壓力超負(fù)荷情況下，BMPs／腦鈉肽（BNP）和激活素（BAMBⅠ）表達(dá)可下調(diào) TGF－β表達(dá)，從而減弱促纖維化效應(yīng)［20］。因此，防止TGF－β在心肌中的失控表達(dá)對(duì)維持心肌結(jié)構(gòu)和功能至關(guān)重要。

2.3 TGF－β對(duì) MF的細(xì)胞效應(yīng)

TGF－β1可刺激CFs增生、膠原合成、心肌細(xì)胞肥大，在心室重構(gòu)中起著極其重要的作用［23］。雜合子TGF－β1基因缺失小鼠與野生型小鼠相比，表現(xiàn)出與年齡有關(guān)的纖維化和左心室順應(yīng)性降低［24］。在血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）2型受體刺激下，通過對(duì) MMP－1、MMP－9和大鼠 TGF－β1的調(diào)節(jié)作用，能改善左心室纖維化和功能障礙［25］。圖1顯示［26］，TGF－β可誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞分化，促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的合成［17］。TGF－β介導(dǎo)的結(jié)締組織生長(zhǎng)因子（CCN2）誘導(dǎo)也可能有助于纖維化的形成，且TGF－β1和CCN2的共同作用可能導(dǎo)致持續(xù)的纖維化反應(yīng)［25］。TGF－β介導(dǎo)的其它類型細(xì)胞（如巨噬細(xì)胞，淋巴細(xì)胞和心肌細(xì)胞）的作用也可能通過旁分泌方式促進(jìn)纖維化反應(yīng)。此外，TGF－β的基質(zhì)保護(hù)效應(yīng)是受蛋白酶抑制劑，如纖溶酶原激活物抑制物（PAⅠ）－1和基質(zhì)蛋白酶等的誘導(dǎo)而產(chǎn)生［27］。

圖1 TGF－β對(duì)心肌纖維化的細(xì)胞效應(yīng)［26］

心肌細(xì)胞壞死往往是MF被激活的初始事件，傷害性刺激（如壓力超負(fù)荷或心肌炎癥反應(yīng)）也可以激活MF通路。CFs轉(zhuǎn)化為具有分泌和收縮作用的肌纖維母細(xì)胞是關(guān)鍵的驅(qū)動(dòng)纖維化反應(yīng)的細(xì)胞事件。

TGF－β1一旦被激活和釋放后，先與細(xì)胞表面活性ⅠⅠ型受體（TβRⅠⅠ）結(jié)合，再與Ⅰ型受體（TβRⅠ）結(jié)合，形成復(fù)合物，該復(fù)合物作用于R－Smads蛋白C’端絲氨酸殘基，Smad2、Smad3增加且磷酸化，并與Smad4結(jié)合，形成Smad2－Smad3－Smad4轉(zhuǎn)錄復(fù)合體，進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，即所謂TGF－β／Smads信號(hào)傳導(dǎo)通路。已有研究表明，Smad3信號(hào)對(duì)心肌梗死心室重塑中有至關(guān)重要的作用［28］。Smad3缺乏不會(huì)干擾肌纖維母細(xì)胞分化，Smad3基因敲除的動(dòng)物模型的成纖維母細(xì)胞數(shù)量明顯增加，說明因?yàn)門GF－β可以不依賴Smad3途徑發(fā)揮抗CFs增殖作用。但也有研究發(fā)現(xiàn)，Smad3基因敲除心肌梗死模型中MF重塑減少，原因可能由于TGF－β／Smads抗纖維化效應(yīng)的降低所致［29］。因此，Smad蛋白依賴的信號(hào)通路在MF心臟重塑中的作用尚需系統(tǒng)研究。

3 TGF－β1是臨床CHF治療的重要靶標(biāo)

3.1 針對(duì) TGF－β1靶向治療CHF

目前已有一些研究致力于探究TGF－β1在慢性腎臟疾病以及由心肌梗死、糖尿病導(dǎo)致的HF中的作用［30－33］。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，抑制TGF－β1的作用可以有效抑制MF，但用于臨床仍存在爭(zhēng)議。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在心肌梗死前或發(fā)生心肌梗死即刻抑制TGF－β1信號(hào)通路，反而會(huì)增加死亡率并加重心功能障礙［34］，而在心肌梗死24h后抑制TGF－β信號(hào)通路，則會(huì)減少重塑并使心功能得到改善［35，36］。還有研究者使用抗TGF－β1中和抗體防止了心臟損傷后發(fā)生的結(jié)構(gòu)和功能變化，有效減少壓力超負(fù)荷模型中大鼠MF和心臟舒張功能障礙［37］。但在臨床上長(zhǎng)期使用人TGF－β1抗體的可行性并不強(qiáng)，因?yàn)榕R床研究發(fā)現(xiàn)，使用一些小分子物質(zhì)抑制TGF－β1受體時(shí)，會(huì)導(dǎo)致骨畸形的發(fā)生［38］。大量 TGF－β1抑制劑藥物，包括曲尼司特和吡非尼酮等化合物，雖然其作用機(jī)制還未完全清楚，但可以肯定的是，它們能夠抑制TGF－β1以及其它病理生長(zhǎng)因子［39，40］。

3.2 針對(duì)MF的治療策略

因?yàn)镸F、心臟重塑與心臟收縮和舒張功能障礙密切相關(guān)，預(yù)防和逆轉(zhuǎn)MF是心血管診治基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用研究的一個(gè)重要目標(biāo)。通過抑制TGF－β1信號(hào)通路，可以有效防止MF的發(fā)生，但對(duì)如何把握抑制時(shí)機(jī)，以及如何避免抑制通路所帶來的副作用，仍需要進(jìn)一步研究。絲裂原激活蛋白激酶（MAPK）系統(tǒng)是一個(gè)高度保守的絲氨酸／蘇氨酸激酶家族，對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖起重要作用，細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK1和ERK2或 p42／44MAPK）、c－Jun氨基末端激酶（JNK1和JNK2）和p38激酶三個(gè)MAPK通路在心臟的病理重塑中起著重要作用，都參與細(xì)胞肥大和細(xì)胞因子的激活［41］，這 三 條 通 路 都 可 由 活 性 TGF－β1 激 活［41，42］，并 發(fā) 揮MF的細(xì)胞效應(yīng)，JNK和p38活化后能促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡，而p42／44MAPK則抑制凋亡。但TGF－β1激活和下游信號(hào)通路JNK、p38和ERK1／ERK2的具體機(jī)制及其導(dǎo)致MF的病理生理過程還需進(jìn)一步研究。吡非尼酮（FT011）等一些最新研發(fā)的用于減輕MF的藥物，是直接抑制TGF－β1信號(hào)通路還是抑制下游JNK、ERK1／ERK2和p38MAPK激酶，還需要進(jìn)一步論證。

4 小結(jié)與展望

MF是心臟重構(gòu)的最主要表現(xiàn)之一，是導(dǎo)致CHF發(fā)生的重要機(jī)制。TGF－β1作為最重要的促 MF細(xì)胞因子，可作為CHF的治療靶點(diǎn)。TGF－β1不僅可以促進(jìn)MF的發(fā)生，同時(shí)還可以調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡、炎癥反應(yīng)等復(fù)雜過程，故其作用機(jī)制仍待深入研究。此外，正確把握抑制TGF－β1信號(hào)通路的時(shí)機(jī)，避免抑制通路所帶來的副作用，可為防治MF的發(fā)生，延緩心臟的進(jìn)展性重構(gòu)及CHF提供新的思路和策略。