陳施鑒，陳者旭，張邢煒

(杭州師范大學(xué)附屬醫(yī)院 心血管內(nèi)科，浙江 杭州 310015)

炎癥因子激活在多種心血管疾病的病理生理發(fā)展過(guò)程中有著明確的意義，循環(huán)炎癥因子可以預(yù)測(cè)心血管病患者病情的預(yù)后轉(zhuǎn)歸，針對(duì)炎癥因子的治療也取得了一定成效[1]。白血病抑制因子(leukemia inhibitory factor，LIF)作為白介素6(interleukin-6，IL-6)家族中最具有多效性的細(xì)胞因子，由180個(gè)氨基酸組成，可在體內(nèi)外環(huán)境中激活LIFR-GP130受體，通過(guò)JAK/STAT、PI3K等信號(hào)通路參與到缺血再灌注損傷、干細(xì)胞增殖、腫瘤進(jìn)展、骨骼重塑、神經(jīng)發(fā)育中[2]。LIF參與心血管疾病的發(fā)生發(fā)展，使對(duì)LIF的干預(yù)成為治療心血管疾病的新的可能。本文對(duì)LIF參與信號(hào)通路以及在各心血管病中的作用機(jī)制的研究進(jìn)展作綜述如下。

1 LIF受體及其信號(hào)通路

1.1 LIF受體 LIF于1987年被 D P Gearing等人成功克隆，因其具有廣泛的分布范圍及多向性的功能信號(hào)受到科學(xué)家們的深入研究。IL-6家族受體復(fù)合物包括共享信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)受體β亞單位、gp130以及配體結(jié)合非信號(hào)受體α亞單位或類似gp130的信號(hào)受體β亞單位[3-5]，使用共同的gp130受體亞單位有助于調(diào)節(jié)由IL-6家族細(xì)胞因子控制的廣泛且重疊的活動(dòng)。作為IL-6家族的一員，LIF受體由gp130和LIFR兩部分組成，被抑瘤素M、心肌營(yíng)養(yǎng)素1、睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)因子、心肌營(yíng)養(yǎng)素樣生長(zhǎng)因子所共享[6]。在不同的細(xì)胞類型中，LIF可以表現(xiàn)出相反的功能，這可能歸因于其中一條由LIF激活的下游信號(hào)通路在該細(xì)胞中占主導(dǎo)地位或是在同一信號(hào)通路中LIF對(duì)不同轉(zhuǎn)錄因子(STAT1、STAT3)的激活程度不同[5]。

1.2 LIF介導(dǎo)的信號(hào)通路 目前的研究已發(fā)現(xiàn)LIF具有激活下游包括PI3K/Akt、JAK/STAT、MAPK及Hippo等信號(hào)通路的能力，其中在心血管領(lǐng)域?qū)IF激活的PI3K/Akt、JAK/STAT的研究已初步建立體系。LIF的下游信號(hào)分化主要?dú)w因于gp130 和LIFR細(xì)胞內(nèi)區(qū)域存在兩個(gè)模體(YXXQ和YXXV)，這兩個(gè)模體允許不同信號(hào)分子的招募和激活，在結(jié)合后可被JAK酪氨酸激酶磷酸化[6]，一旦完成磷酸化，便可誘導(dǎo)下游的信號(hào)瀑布的發(fā)生，從而參與到抗凋亡、抗氧化、血管再生、心肌肥厚及心臟保護(hù)的過(guò)程中。

2 LIF與心血管病的關(guān)系

2.1 心肌保護(hù) 在心肌細(xì)胞損傷的急性期，常伴有大量炎癥因子的激活，多種信號(hào)通路共同參與?，F(xiàn)有的研究表明，由LIF激活的MAPK/ERK1/2和PI3K/Akt通路與心肌細(xì)胞急性缺血/再灌注(I/R)損傷的短期保護(hù)有關(guān)，其機(jī)制可能為這兩條通路能通過(guò)減少線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔的開放從而抑制氧化應(yīng)激造成的細(xì)胞損傷[7]。Maulik等[8]在研究蒽環(huán)類藥物對(duì)成年大鼠心肌損傷機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)，缺血預(yù)處理能通過(guò)PI3K途徑保護(hù)受阿霉素?fù)p傷的心肌，這一過(guò)程獨(dú)立于MAPK/ERK1/2的作用，且與氧化應(yīng)激和線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔開放減少無(wú)關(guān)，這意味著PI3K/Akt途徑可能存在尚未揭示的心肌保護(hù)機(jī)制。同樣地，LIF對(duì)JAK-STAT通路的調(diào)控也參與了對(duì)應(yīng)激心臟的保護(hù)，以延緩心肌重構(gòu)及纖維化的發(fā)生[9-10]。氧化應(yīng)激被認(rèn)為是參與心臟缺血再灌注損傷的重要理論基礎(chǔ)，而谷胱甘肽作為一種還原劑會(huì)在該病理過(guò)程中被耗竭。Kurdi等[11]采用左旋丁硫氨酸-磺酰亞胺(BSO)預(yù)處理心肌細(xì)胞以抑制谷胱甘肽的合成，在24 h后給予細(xì)胞外源性IL-6及LIF，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：谷胱甘肽的耗竭抑制了LIF誘導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)JAK1-STAT3的激活，而STAT1激活不受影響，在心肌細(xì)胞中，STAT3主要參與心肌保護(hù)，而STAT1則與細(xì)胞凋亡相關(guān)。這一實(shí)驗(yàn)?zāi)M了在心肌急性損傷或急性心力衰竭過(guò)程中，由于氧化應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生，細(xì)胞內(nèi)還原產(chǎn)物的銳減，導(dǎo)致LIF介導(dǎo)的JAK1-STAT3信號(hào)通路對(duì)心肌保護(hù)作用減弱，而STAT1與STAT3比例的失調(diào)進(jìn)一步加重了心肌細(xì)胞的損傷。這也提示維持正常的細(xì)胞內(nèi)氧化還原環(huán)境是STAT3發(fā)揮其心肌保護(hù)作用的基礎(chǔ)。Jia等[12]通過(guò)建立心梗小鼠模型，觀察到間歇運(yùn)動(dòng)能明顯改善心梗后小鼠的骨骼肌萎縮及心功能惡化。心肌梗死的發(fā)生下調(diào)了大鼠骨骼肌中LIF及LIFR的表達(dá)，且減少了腓腸肌中LIF介導(dǎo)的STAT3磷酸化，從而抑制了LIF/STAT3途徑對(duì)心梗后骨骼肌增殖與凋亡的調(diào)控，這一過(guò)程可被間歇運(yùn)動(dòng)或加入外源性LIF所改善，其機(jī)制被推測(cè)與LIF能通過(guò)旁分泌的形式促進(jìn)骨骼肌中衛(wèi)星細(xì)胞的增殖有關(guān)。上述研究表明，LIF能通過(guò)多種途徑對(duì)急性損傷期的心肌細(xì)胞起到保護(hù)作用。

2.2 心臟再生 干細(xì)胞治療作為21世紀(jì)最為熱點(diǎn)的醫(yī)學(xué)研究之一，已有大量的醫(yī)學(xué)團(tuán)隊(duì)為之進(jìn)行了深入探索，其中包括心臟領(lǐng)域曾紅極一時(shí)的內(nèi)源性成體心肌干細(xì)胞及干細(xì)胞移植治療，然而后續(xù)的實(shí)驗(yàn)研究逐步推翻了該理論的真實(shí)性，使得干細(xì)胞治療引起了學(xué)界極大的爭(zhēng)議。早在LIF被發(fā)現(xiàn)的初期，就有研究表明LIF參與了多功能胚胎干細(xì)胞的形成，并能維持其多功能的狀態(tài)，在促進(jìn)原始生殖細(xì)胞的增殖和骨髓重塑中起到重要作用。胚胎干細(xì)胞有分化為心肌細(xì)胞及血管內(nèi)皮細(xì)胞的能力，如今的研究開始放在LIF對(duì)于胚胎干細(xì)胞的支持作用上，為心臟再生的治療開辟新方向。Blüguermann等[13]通過(guò)分離正在經(jīng)歷向心肌細(xì)胞分化的人多功能胚胎干細(xì)胞，觀察到LIF在不同發(fā)育階段的人類心臟胚胎干細(xì)胞中廣泛表達(dá)，且在一個(gè)精準(zhǔn)時(shí)間窗內(nèi)加入外源性LIF可顯著提高體外培養(yǎng)心臟胚胎干細(xì)胞的存活能力，其機(jī)制被證實(shí)為L(zhǎng)IF/STAT3能通過(guò)降低促凋亡因子Bax在細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)量從而調(diào)節(jié)細(xì)胞的凋亡易感性，起到提高其存活率的作用。在此之前，Iwakura等[14]的研究就發(fā)現(xiàn)了LIF激活STAT3可誘導(dǎo)心臟Sca-1+細(xì)胞的內(nèi)皮分化，并通過(guò)DNA陣列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該過(guò)程與Pim-1基因激活相關(guān)，Sca-1+細(xì)胞曾被認(rèn)為具有分化成為內(nèi)源性心肌細(xì)胞的能力，然而后續(xù)的大型研究證明Sca-1+細(xì)胞不太可能直接分化為心肌細(xì)胞，其功能可能是標(biāo)記血管內(nèi)皮，被Sca-1標(biāo)記的心肌細(xì)胞在對(duì)抗心肌損傷及衰老時(shí)有更強(qiáng)的增殖能力[15]，而這一標(biāo)記過(guò)程可能被LIF/STAT3途徑激活。同樣地，Pozzi等[16]在對(duì)Hesx1基因遺傳缺失的小鼠研究中發(fā)現(xiàn)，Hesx1基因的遺傳缺失能通過(guò)降低多能性因子的表達(dá)和LIF/STAT3信號(hào)的活性來(lái)?yè)p害自我更新并促進(jìn)向外胚層的分化，致使小鼠胚胎干細(xì)胞發(fā)育停滯，從側(cè)面反映了LIF/STAT3在干細(xì)胞多能性維持及促進(jìn)包括心臟在內(nèi)的器官發(fā)育中具有重要作用。Kanda等[17]通過(guò)對(duì)小鼠心室肌細(xì)胞注射他莫昔芬誘導(dǎo)其發(fā)生心肌梗死，采用X-gal法對(duì)99.9%以上的雙轉(zhuǎn)基因小鼠心肌細(xì)胞進(jìn)行染色，并對(duì)實(shí)驗(yàn)組注射LIF后發(fā)現(xiàn)，相比于對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)組心梗后小鼠具有更大面積的X-gal陰性心肌細(xì)胞，LIF明顯改善了實(shí)驗(yàn)組小鼠心肌功能；同時(shí)他們發(fā)現(xiàn)在心臟側(cè)群細(xì)胞中，LIF可激活JAK-STAT、MEK/ERK及PI3K/Akt信號(hào)通路以刺激心肌細(xì)胞的再生，這可能是血中LIF水平的升高加速了心臟側(cè)群細(xì)胞的細(xì)胞周期，促進(jìn)心臟干細(xì)胞增殖，并縮小了心肌梗死的面積。

雖然目前的實(shí)驗(yàn)結(jié)論已基本否定成體內(nèi)源性干細(xì)胞直接分化為心肌細(xì)胞的可能性，但干細(xì)胞治療作為心臟再生最有希望的研究方向，始終值得科學(xué)家們的不斷探索。如今學(xué)界早已不拘泥于對(duì)內(nèi)源性心肌干細(xì)胞研究，而是另辟蹊徑，開始著眼于誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞、編程后iPS細(xì)胞分化為心肌細(xì)胞[18]及尋找促進(jìn)成體心肌細(xì)胞增殖的方法[19]?？傊?，LIF在維持胚胎干細(xì)胞多功能性、提高其存活率上的作用是肯定的，在未來(lái)作為心肌損傷及心臟再生的治療靶點(diǎn)仍具有巨大的潛力，亟需更為確鑿的結(jié)論為之佐證。

2.3 心力衰竭 心力衰竭作為幾乎所有心臟疾病的中晚期表現(xiàn)，包含了不同的病理生理機(jī)制，如神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)、心室重塑以及炎癥因子的爆發(fā)。近年來(lái)，血管緊張素受體腦啡肽酶抑制劑的投入臨床，在傳統(tǒng)“金三角”治療方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使心衰患者的預(yù)后得到改善，但仍然沒(méi)有解決后期炎癥因子的過(guò)度激活?，F(xiàn)有的研究表明，IL-6可作為預(yù)測(cè)心衰患者預(yù)后的獨(dú)立因素，其相關(guān)靶向藥物也已投入臨床研究。作為L(zhǎng)I-6家族的一員，早期對(duì)LIF的研究大多數(shù)集中在LIF參與了急性心肌損傷的過(guò)程，鮮有證據(jù)能夠揭示LIF與慢性心臟疾病的發(fā)生發(fā)展的關(guān)系。隨著研究逐漸發(fā)現(xiàn)了LIF在自發(fā)性高血壓小鼠的血漿及衰竭心室中存在大量表達(dá)，并與心衰的嚴(yán)重程度呈現(xiàn)顯著相關(guān)性[20]。目前有兩種理論支持LIF參與了心衰的發(fā)展過(guò)程：LIF/JAK/STAT3信號(hào)通路以及通過(guò)膽堿能轉(zhuǎn)分化影響心肌機(jī)械電活動(dòng)。主流的觀點(diǎn)認(rèn)為這兩種機(jī)制均改善了心功能并延緩了心室重構(gòu)的發(fā)展。然而，亦有研究提出LIF大量表達(dá)背后的影響并非是完全正向性的。

與LIF保護(hù)心肌細(xì)胞免受急性缺血再灌注損傷的機(jī)制相似，在慢性損傷應(yīng)激中，LIF很可能是通過(guò)激活下游的JAK/STAT3信號(hào)通路起到對(duì)心肌的保護(hù)作用，早在2004年Hilfiker-Kleiner等就發(fā)現(xiàn)心肌細(xì)胞特異性敲除STAT3會(huì)誘發(fā)年齡依賴性心力衰竭[21]。如今已有越來(lái)越多的證據(jù)揭示了LIF/JAK/STAT3信號(hào)通路在心肌功能保護(hù)及延緩心肌重構(gòu)中發(fā)揮了重要的作用。Zgheib等[22]通過(guò)給予心衰小鼠外源性LIF治療的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)LIF處理的小鼠射血分?jǐn)?shù)和縮短分?jǐn)?shù)分別增加了21%和32%，在組織學(xué)上沒(méi)有觀察到心臟肥大，心臟全能性長(zhǎng)度比沒(méi)有變化，也沒(méi)有觀察到心臟纖維化。并在左心室觀察到STAT3被顯著激活，印證了LIF通路在預(yù)防心衰中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。此外，Mao等[23]采用多柔比星注射制造擴(kuò)張性心肌病大鼠模型，通過(guò)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(hUCMSCs)注射觀察到：其能顯著提高左心室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)和左心室分?jǐn)?shù)縮短(LVFS)并顯著改善擴(kuò)張型心肌病大鼠的心衰表現(xiàn)，且升高外周血中的HGF、LIF、GCSF和VEGF因子的表達(dá)量，其中只有LIF的升高與hUCMSCs的使用劑量呈顯著正相關(guān)性，間接揭示了與hUCMSCs可能通過(guò)LIF信號(hào)途徑對(duì)心肌細(xì)胞產(chǎn)生正向影響。

另一種被證明的途徑是LIF通過(guò)使心臟交感神經(jīng)膽堿能轉(zhuǎn)分化，平衡了心室中去甲腎上腺素與乙酰膽堿的分泌量，使原本被交感神經(jīng)激活代償性升高的心率下降從而延緩了心室重構(gòu)。Kanazawa等[24]通過(guò)建立充血性心衰小鼠模型發(fā)現(xiàn)，心臟特異性過(guò)表達(dá)LIF小鼠的心臟交感神經(jīng)呈現(xiàn)高度膽堿能轉(zhuǎn)化，且交感神經(jīng)膽堿能轉(zhuǎn)分化程度與LIF左心室的表達(dá)量呈正相關(guān)性，同時(shí)在體外培養(yǎng)的大鼠心衰心肌細(xì)胞分泌LIF所致的膽堿能轉(zhuǎn)分化亦可被LIF靶向的siRNAs所逆轉(zhuǎn)，并且觀察到交感神經(jīng)特異性靶向編碼LIF和CT-1受體gp130亞單位的基因可防止心力衰竭誘導(dǎo)的膽堿能轉(zhuǎn)分化，這進(jìn)一步證明了LIF通過(guò)LIFR-gp130參與了心衰膽堿能轉(zhuǎn)化的發(fā)生。然而，也有研究認(rèn)為膽堿能分化可能會(huì)加速失代償心力衰竭的發(fā)展。Wang等[25]亦發(fā)現(xiàn)，心肌梗死后的膽堿能轉(zhuǎn)分化延長(zhǎng)了遠(yuǎn)端和邊緣區(qū)心肌細(xì)胞的動(dòng)作電位時(shí)程，降低了動(dòng)作電位的異質(zhì)性，從而具有抗心律失常作用，而這種在心肌梗死中發(fā)生的膽堿能轉(zhuǎn)分化現(xiàn)象被證明是通過(guò)gp130誘導(dǎo)的[26]。然而在Wang等[27]通過(guò)對(duì)使用桂枝湯抑制心衰大鼠心臟交感神經(jīng)轉(zhuǎn)分化的研究中發(fā)現(xiàn)，桂枝湯能通過(guò)升高NGF并降低LIF在心臟中的表達(dá)延緩失代償性心力衰竭的進(jìn)展。Fernandez等[28]的研究亦有力地支持了這一推測(cè)，他們認(rèn)為膽堿能刺激的增加會(huì)減弱心臟收縮性并抑制心電傳導(dǎo)，使本已失代償?shù)男墓δ苓M(jìn)一步惡化。心肌細(xì)胞膽堿能受體的上調(diào)在衰竭的心臟中是一把雙刃劍，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，心臟交感神經(jīng)(SNS)的過(guò)度激活會(huì)造成包括心臟重塑在內(nèi)的一系列心肌毒性作用，而SNS向膽堿能神經(jīng)(PNS)轉(zhuǎn)化的過(guò)程很可能是心臟為了適應(yīng)這種高負(fù)荷環(huán)境從而形成一種內(nèi)源性的保護(hù)機(jī)制；然而膽堿能神經(jīng)過(guò)度轉(zhuǎn)化，以及LIF的失衡亦會(huì)造成包括P-R間期延長(zhǎng)、心肌病理性損傷等諸多問(wèn)題[27]?？傊?，LIF在心力衰竭中作用的利弊仍需更多研究加以證實(shí)。

2.4 心肌肥厚 促進(jìn)心肌肥厚的因素往往不是單一的，雖然目前關(guān)于心肌肥厚的原因尚不明確，但是炎癥因子被證明在心肌肥厚發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中均起到關(guān)鍵作用。IL-6家族的gp130依賴性細(xì)胞因子包括IL-6、LIF和心肌營(yíng)養(yǎng)素1等均與心肌細(xì)胞的肥大密切相關(guān)。gp130/LIFR激活相關(guān)的三種主要信號(hào)通路已在體內(nèi)外都被證明能誘導(dǎo)心肌肥厚。Fahmi等[29]通過(guò)觀察大鼠心肌細(xì)胞大小和肌絲組織等形態(tài)學(xué)特征的變化、心肌細(xì)胞特異性標(biāo)記物的染色和基因表達(dá)發(fā)現(xiàn)，IL-6、LIF具有誘導(dǎo)離體培養(yǎng)的新生大鼠心室心肌細(xì)胞肥大的能力，并且證明了與ERK1/2、PI3K/Akt及JAK/STAT信號(hào)通路的激活相關(guān)，IL-6與LIF誘導(dǎo)心肌肥大的方式相似，均能讓肌絲從與細(xì)胞長(zhǎng)軸對(duì)其的線性模式重組成為伴隨應(yīng)力纖維增加的放射狀模式。但相較于IL-6，用LIF處理的細(xì)胞中α-肌動(dòng)蛋白和細(xì)胞外基質(zhì)標(biāo)記層粘連蛋白的染色程度較低，暗示了兩者誘導(dǎo)心肌肥大亦存在表型差異。Li等[30]對(duì)內(nèi)皮素誘導(dǎo)心肌細(xì)胞肥大模型的大鼠研究后發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，給予腫瘤壞死因子-α抑制劑依那西普的大鼠LIF及其他炎癥因子的表達(dá)量明顯下降，同時(shí)明顯下降的還有包括心鈉素、基質(zhì)金屬蛋白酶-9和基質(zhì)金屬蛋白酶-13在內(nèi)的心肌肥厚相關(guān)標(biāo)志基因mRNA的表達(dá)水平，提示依那西普能通過(guò)抑制炎癥因子激活和調(diào)節(jié)心肌肥厚相關(guān)基因表達(dá)起到延緩心肌肥厚的作用。研究中亦觀察到依那西普顯著增加了抗凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)并降低了促凋亡蛋白Bax的表達(dá)，暗示凋亡蛋白表達(dá)失衡參與了心肌肥厚的發(fā)展。而先前的研究已明確LIF能通過(guò)PI3K/Akt途徑參與調(diào)控Bax與Bcl-2的表達(dá)，提示LIF可能通過(guò)細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)了心肌肥厚的發(fā)生[31-32]。細(xì)胞因子信號(hào)抑制物(suppressor of cytokine signaling,SOCS)能夠通過(guò)抑制包括LIF在內(nèi)的炎癥因子的過(guò)度激活及其誘導(dǎo)的Ca2+內(nèi)流以延緩心肌細(xì)胞肥厚性病理改變，其中SOCS1和SOCS3均能與gp130受體結(jié)合從而抑制JAK/STAT通路的激活。在Rocha-Resende等[33]對(duì)野生型和SOCS2-KO小鼠心肌細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)中觀察到，與對(duì)照組相比，SOCS2-KO組中LIF無(wú)法成功誘導(dǎo)瞬時(shí)內(nèi)向鈣離子流。已知LIF激活的MAPK/ERK通路能有效升高細(xì)胞內(nèi)Ca2+，而Ca2+內(nèi)流的缺失提示LIF信號(hào)通路在SOCS2-/-中被完全抑制，然而這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果中觀察到ERK、STAT3的升高不符。其機(jī)制可能與在SOCS2缺失的情況下LIF和刺激Ca2+內(nèi)流的下游信號(hào)通路脫偶聯(lián)以及SOCS3被代償性過(guò)度激活相關(guān)?？傊?，LIF參與誘導(dǎo)了心肌肥厚的形成過(guò)程，抑制LIF的表達(dá)可一定程度延緩心肌肥厚。

3 小結(jié)與展望

作為IL-6家族中的一員，近年來(lái)LIF在心血管領(lǐng)域的作用已得到了一定的拓展。LIF對(duì)胚胎干細(xì)胞的存活起支持作用，并能有效地保護(hù)并修復(fù)受損的心肌細(xì)胞，這使得未來(lái)對(duì)LIF在干細(xì)胞治療中的作用研究具有極大的潛力。目前，主流的研究聚焦于LIF對(duì)心梗缺血灌注后損傷、心力衰竭、心肌肥厚的促炎作用上，然而作為一個(gè)獨(dú)立的炎癥因子，其起到的作用僅是冰山一角，且由于當(dāng)前實(shí)驗(yàn)LIF表現(xiàn)出的兩面性特征以及缺乏大型試驗(yàn)的對(duì)比，使得其對(duì)慢性心臟病變的影響仍有待商榷?？傊?，對(duì)于LIF在心臟方面的研究仍需不斷深入，完善其信號(hào)通路網(wǎng)絡(luò)，以明確具體的臨床作用，成為新的治療靶點(diǎn)。