薛曉凱柳潔

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同型半胱氨酸與慢性心力衰竭發(fā)病機(jī)制的相關(guān)性研究進(jìn)展

薛曉凱①柳潔②

【關(guān)鍵詞】同型半胱氨酸； 慢性心力衰竭； 發(fā)病機(jī)制

①山西醫(yī)科大學(xué) 山西 太原 030001

②山西醫(yī)科大學(xué)附屬人民醫(yī)院

慢性心力衰竭（CHF）是各種心臟疾病的終末期表現(xiàn)和最主要的死因，其發(fā)病率高，是當(dāng)今最重要的心血管病之一。CHF的主要發(fā)病機(jī)制之一為心肌病理性重構(gòu)，神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)過度激活所致的系統(tǒng)反應(yīng)，其中腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)和交感神經(jīng)系統(tǒng)過度興奮起著主要作用，但目前在醛固酮、血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑及其受體拮抗劑等廣泛應(yīng)用的前提下心衰的發(fā)病率及其死亡率仍逐年升高［1］。

心衰是一種慢性、自發(fā)進(jìn)展性疾病，很難根治，但可預(yù)防。目前同型半胱氨酸（Hcy）與冠心病的相關(guān)性已經(jīng)達(dá)成共識(shí)，眾多研究亦表明Hcy與CHF的發(fā)生、發(fā)展、預(yù)后有一定相關(guān)性，且其作用獨(dú)立于冠心病缺血機(jī)制之外，但其致病機(jī)制尚不明確。本文旨在對(duì)Hcy與CHF發(fā)病機(jī)制及其干預(yù)的相關(guān)性進(jìn)行綜述，為防治和延緩心肌重構(gòu)的發(fā)展提供新的線索，從而有望降低CHF的病死率和住院率。

1　高Hcy與CHF發(fā)病機(jī)制的相關(guān)性

1.1高Hcy與氧化應(yīng)激 機(jī)體受到各種有害刺激時(shí)，活性氧（ROS）產(chǎn)生過多，氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)失衡，從而導(dǎo)致組織損傷。而Hcy是一種含硫氨基酸，包含一個(gè)高活性硫醇基很容易氧化形成ROS，這提示Hcy誘導(dǎo)心肌損傷的機(jī)制可能涉及氧化應(yīng)激。

目前學(xué)者對(duì)Hcy損傷心肌組織的機(jī)制較認(rèn)可的是，Hcy通過氧化應(yīng)激損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞等途徑使心肌微血管循環(huán)障礙，影響心肌供血，間接導(dǎo)致心肌缺血損傷。但Hcy是否通過氧化應(yīng)激直接損傷心肌組織仍在研究中。盡管有研究顯示Hcy對(duì)心肌細(xì)胞的氧化還原反應(yīng)無明顯影響［2］，但越來越多的研究支持兩者之間是有關(guān)系的。如相關(guān)研究表明，高Hcy可以通過激活NADPH氧化酶（NOX）增加心肌超氧陰離子自由基（O2-），抑制一氧化氮（NO）調(diào)控的心臟O2利用，損傷心肌組織［3］。還可以通過直接損傷心肌細(xì)胞鈉鈣交換體及心肌細(xì)胞肌漿網(wǎng)鈣ATP酶，使線粒體內(nèi)Ca2+濃度增加，導(dǎo)致電子傳遞鏈中斷、ROS產(chǎn)生增多，引起細(xì)胞損傷［4］。另外，還有研究表明Hcy可減少抗氧化劑酶，如超氧化物歧化酶（SOD）、血紅素氧合酶-1、谷胱甘肽過氧化物酶的表達(dá)和活性［5］，這提示Hcy不僅可以增強(qiáng)氧化系統(tǒng)，還可以降低體內(nèi)的酶抗氧化能力，間接引起心肌組織氧化損傷。

1.2高Hcy與心肌細(xì)胞外基質(zhì)重塑 越來越多的研究表明基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）參與細(xì)胞外基質(zhì)重塑。MMPs幾乎能降解細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）中的各種蛋白成分，其活性可受基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑（TIMP）的調(diào)節(jié)。相應(yīng)的MMP與TIMP的比例可調(diào)節(jié)ECM中膠原蛋白和彈性蛋白的平衡，正常情況下MMPs的陽(yáng)性率很低，其只在各種刺激下可高表達(dá)和被激活。研究顯示，高Hcy培養(yǎng)的HL-1心肌細(xì)胞中MMP-2，-9，TIMP-1，-3表達(dá)增加，TIMP-4表達(dá)減少［6］；亦有研究表明高Hcy可激活MMP9，減少心肌連接蛋白［7］；還有研究提示高Hcy通過增加轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1（TGFβ1）的表達(dá)，影響TIMP1/MMP1比率，從而導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)降解失調(diào)，引起心肌細(xì)胞外基質(zhì)重塑，影響心臟功能［8］，這表明MMP/TIMP參與了高Hcy導(dǎo)致的心肌重構(gòu)。除上述機(jī)制外，還有研究顯示高Hcy可通過增加心肌成纖維細(xì)胞膠原蛋白Ⅰ型蛋白的表達(dá)，引起心肌細(xì)胞外基質(zhì)重塑［9］。

1.3Hcy與心肌細(xì)胞自噬、凋亡 自噬、凋亡是一種重要的心血管疾病的發(fā)病過程。目前已有很多研究表明研究表明高Hcy可通過增加細(xì)胞內(nèi)一氧化二氮、細(xì)胞內(nèi)鈣離子，活性氧而引起心肌細(xì)胞自噬［10］。另外，Tyagi等［11］的研究中，高Hcy組線粒體連接蛋白-43（mtCxn-43）易位及退化，微管相關(guān)蛋白LC3-I/II（自噬的標(biāo)記物）及MPP-9明顯增加，提示Hcy可通過使mtCxn-43易位，并增加MMP-9介導(dǎo)的mtCxn-43降解，使心肌細(xì)胞線粒體自噬，影響心肌細(xì)胞線粒體正常功能。還有研究表明高Hcy培養(yǎng)的心肌細(xì)胞凋亡率增高，同時(shí)MMP-3和caspase-3的表達(dá)增加，而MMP-3是一種基質(zhì)溶素，caspase-3是細(xì)胞凋亡過程中最主要的終末剪切酶，提示高Hcy可通過上述方式導(dǎo)致心肌細(xì)胞凋亡［12］。

1.4高Hcy與遺傳表觀機(jī)制 miRNAs是一類內(nèi)源性的具有調(diào)控功能的非編碼RNA，通過和靶基因mRNA堿基配對(duì)引導(dǎo)沉默復(fù)合體（RISC）降解mRNA或阻礙其翻譯，在細(xì)胞生長(zhǎng)和發(fā)育過程中起多種調(diào)節(jié)作用。目前眾多研究表明miRNAs在與心肌重構(gòu)相關(guān)的調(diào)節(jié)基因的表達(dá)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，且關(guān)于miRNAs在高Hcy所致心肌重構(gòu)中的作用是當(dāng)前研究熱點(diǎn)，但具體何種miRNAs參與該過程及其發(fā)揮何種作用仍在探索中。相關(guān)研究表明在高Hcy致心肌重塑的體外小鼠心肌細(xì)胞培養(yǎng)模型中，高Hcy組中的7種miRNAs表達(dá)下調(diào)，4種miRNAs表達(dá)上調(diào)，其中miR-188表達(dá)下調(diào)最明顯［6］，提示miRNAs，尤其是miR-188，可能參與高Hcy所致的心肌重塑［6］。還有研究顯示氧化應(yīng)激可通過上調(diào)miRNA-29b使MMP-2，-9基因上調(diào)，導(dǎo)致心肌疾?。?3］。另有研究報(bào)道，在高Hcy環(huán)境下DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1（DNMT1）的活性及其mRNA水平均增高［14］；通過應(yīng)用高分辨率DNA甲基化數(shù)組（450k）亦證實(shí)DNA甲基化水平和Hcy水平呈正相關(guān)［15］。在（CBS+/-）小鼠模型體內(nèi)及體外HL-1心肌細(xì)胞進(jìn)行的研究顯示［16］，在高Hcy組DNMT1、MMP-9水平增高，組蛋白H3K9乙酰化作用增強(qiáng)，組蛋白去乙?；?（HDAC1）、miRNA-133a、mi-RNA-499表達(dá)下降，表明高Hcy可能是通下調(diào)miRNA-133a、mi-RNA-499，從而影響DNA甲基化及組蛋白乙酰化酶的表達(dá)，使心肌組織細(xì)胞蛋白的表達(dá)異常，如MMP-9的表達(dá)增加，最終導(dǎo)致心肌重塑。還有研究表明［17］，高Hcy組中心肌細(xì)胞肥大標(biāo)記物c-fos、心鈉素（ANP）、β-MHC水平及肌細(xì)胞促進(jìn)因子2C與HDAC1復(fù)合物（MEF2CHDAC1）水平較對(duì)照組明顯高，miR-133a、MEF2C水平明顯低于對(duì)照組，而MEF2C是miRNA-133a的轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)物，提示高Hcy通過使MEF2C與HDAC1綁定使MEF2C失活導(dǎo)致miR-133a表達(dá)減少，從而使心肌細(xì)胞肥大，引起心肌重構(gòu)。這些均提示多種miRNAs通過多種途徑參與高Hcy所致心肌重構(gòu)的病理過程。

除上述機(jī)制外，還有其他遺傳機(jī)制參與。有研究表明，高Hcy可影響心肌蛋白精氨酸甲基化［18］，而蛋白質(zhì)精氨酸甲基化是重要的細(xì)胞翻譯后修飾方式，參與眾多生命過程；其還可以上調(diào)依賴p53的促細(xì)胞凋亡基因，Noxa和Bax，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡增加［19］。另外，還有研究提示，高Hcy能通過對(duì)轉(zhuǎn)錄因子蛋白家族NF-κB活動(dòng)的調(diào)控，使心肌干細(xì)胞因子（SCF）的濃度增加，而SCF介導(dǎo)的心臟肝細(xì)胞遷移可引起心肌損傷［20］。可見高Hcy對(duì)心肌的負(fù)面影響不僅是通過直接損傷，還可通過遺傳機(jī)制使心肌結(jié)構(gòu)改變，從而影響心臟功能。

1.5其他 Hcy除通過氧化應(yīng)激、促進(jìn)心肌細(xì)胞外基質(zhì)重塑、誘導(dǎo)心肌細(xì)胞自噬及凋亡、影響正常遺傳表達(dá)這4個(gè)方面參與CHF的發(fā)生之外，還有其他研究發(fā)現(xiàn)被報(bào)道。如Hcy還可通過抑制胱硫醚γ裂解酶活性減少內(nèi)源性H2S生成，從而使血管緊張素Ⅱ生成增多，引起心肌重構(gòu)［21］；通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)心肌細(xì)胞結(jié)構(gòu)和組織改變，且對(duì)心肌的能量和脂質(zhì)的代謝有影響［22］；使過氧化物酶體增殖物活化受體（PPAR-α，-γ）、PGC-1α、雌激素相關(guān)受體α配體（ERRα）的表達(dá)受損從而導(dǎo)致心肌細(xì)胞增大、線粒體解體和功能障礙，改變脂肪酸氧化和能量代謝［23］。

2　相關(guān)干預(yù)研究

2.1降低血清Hcy療法 葉酸和維生素B12是Hcy代謝過程中的重要輔酶。眾所周知，補(bǔ)充葉酸和B族維生素可以降低血清中Hcy的水平，但對(duì)心血管事件的發(fā)展及預(yù)后是否有益目前仍有爭(zhēng)議［24］。有學(xué)者進(jìn)行的涉及到47 429名參與者的隨機(jī)對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用葉酸、B族維生素降低血清Hcy的干預(yù)不能起到預(yù)防心血管事件的作用［25］。而更多研究提示降低Hcy療法是可改善疾病的，Das Undurti［26］進(jìn)行的研究表明其對(duì)CHF的發(fā)生、發(fā)展有顯著益處。且有學(xué)者進(jìn)行的AdCBS（能使肝細(xì)胞特異性生成胱硫醚-β-合成酶的基因載體）基因轉(zhuǎn)導(dǎo)、主動(dòng)脈縮窄術(shù)（TAC，使后負(fù)荷增加導(dǎo)致心肌病變）小鼠模型實(shí)驗(yàn)中，AdCBS基因?qū)牒蟮母逪cy血癥小鼠，Hcy水平明顯降低（P＜0.001）、TAC術(shù)后生存率較對(duì)照組及高Hcy組高（P＜0.05）、TAC術(shù)后心肌肥大及心肌纖維化較高Hcy組改善（P＜0.001）、血清中抗氧化劑及過氧化物酶較高Hcy組高（P＜0.05）、血清中硫代巴比妥酸反應(yīng)物（TBARS，用于分析細(xì)胞的脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物水平）及心肌的3-硝基酪氨酸陽(yáng)性區(qū)域較高Hcy組低（P＜0.05），提示選擇性降低Hcy水平的基因轉(zhuǎn)導(dǎo)可通過減少氧化應(yīng)激從而減弱因高負(fù)荷壓力產(chǎn)生的心肌病變［27］。

2.2其他療法 茶多酚是一種較強(qiáng)的抗氧化劑［28］，在健康人群中進(jìn)行的研究表明其可明顯降低血清Hcy水平，同時(shí)緩解Hcy引起的氧化應(yīng)激［29］；N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受體是興奮性谷氨酸受體的一種亞型，過度激活后可引起細(xì)胞膜內(nèi)外離子失衡，引起細(xì)胞損傷。Pankaj等［16］的實(shí)驗(yàn)中，高Hcy組NMDAR1表達(dá)增加，應(yīng)用地卓西平可以減弱組蛋白H3K9的乙?；饔?、減少NMDAR1的表達(dá)，從而改善高Hcy引起的心室重構(gòu)。亦有研究表明，心臟特定的NMDAR1刪除，可改善高Hcy激活的MMP9介導(dǎo)的線粒體自噬［11］；目前已有眾多研究表明適量的H2S是一種對(duì)心肌細(xì)胞有益的氣體［30］，其可以緩解高Hcy介導(dǎo)的心肌組織脂質(zhì)過氧化所致的心肌損傷［31］。有研究表明，H2S還可以使MEF2C 從MEF2C-HDAC1復(fù)合物中解離出來，并誘導(dǎo)產(chǎn)生miR-133a，從而緩解心肌細(xì)胞肥大［17］。以上研究均為高Hcy所致的CHF治療提供新的視角，但如何應(yīng)用于臨床中，仍需要大量研究。而阿利吉倫是醫(yī)藥市場(chǎng)上已成熟的藥物，其為第二代腎素抑制劑，是新一代非肽類腎素阻滯藥，能在第一環(huán)節(jié)阻斷RAS系統(tǒng)，降低腎素活性，減少AngⅡ和醛固酮的生成。目前已有研究表明阿利吉倫可有效防止及改善高Hcy所至的心肌纖維化及舒張功能障礙，為臨床上CHF的治療提供了新的選擇［9］。

3　展望

越來越多的研究表明Hcy與CHF的發(fā)病機(jī)制相關(guān)，且損害機(jī)制是多途徑的，相關(guān)的治療方法亦在探索中。但在2014年中華醫(yī)學(xué)會(huì)心力衰竭診療指南中仍未明確將Hcy列為CHF的風(fēng)險(xiǎn)因素。因此關(guān)于Hcy對(duì)心肌組織的負(fù)面影響及相關(guān)治療有待進(jìn)一步研究。

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doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2016.11.039

通信作者：柳潔

收稿日期：（2015-11-17） （本文編輯：蔡元元）