孔凡玲 劉慧 程維禮 張萊 陶琴 張郁青

(南京醫(yī)科大學(xué)附屬江寧醫(yī)院心內(nèi)科,江蘇 南京 211100)

分泌型卷曲相關(guān)蛋白(secreted frizzled-related protein,Sfrp)是主要由心外膜脂肪組織產(chǎn)生的一種生物活性分子[1],其結(jié)構(gòu)包含一個含神經(jīng)導(dǎo)向因子的功能結(jié)構(gòu)域及一個富含半胱氨酸結(jié)構(gòu)域(cysteine-rich domain,CRD)。其成員主要分為三個亞組:Sfrp1、Sfrp2、Sfrp5為第一亞組;Sfrp3、Sfrp4為第二亞組;Sizzled、Sizzled2、新月形為第三亞組[2]。Sfrp5于2010年在Ouchi等[3]的動物實驗中被發(fā)現(xiàn)其在白色脂肪組織中表達(dá)量呈高水平,證實是一種由脂肪組織分泌的新型抗炎脂肪因子。目前認(rèn)為,Sfrp5作為Wnt信號通路的特異性抑制劑,在細(xì)胞分化、增殖、極性和遷移,以及心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展[4-5]等方面均有密切的相關(guān)性。Wnt蛋白介導(dǎo)的信號通路依據(jù)對β連環(huán)蛋白(β-catenin)的依賴與否,分為經(jīng)典型與非經(jīng)典型,由于Sfrp5的CRD區(qū)域與Wnt信號通路Frizzled受體的CRD區(qū)域在形態(tài)及結(jié)構(gòu)上高度相似,故能通過內(nèi)源競爭性抑制非經(jīng)典型Wnt信號通路中的Wnt5a與Frizzled受體結(jié)合,阻斷下游c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)和Ca2+介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑[6]。目前認(rèn)為,Sfrp5通過與Wnt5a特異性結(jié)合,抑制非經(jīng)典Wnt信號通路,在體內(nèi)血糖、血脂、炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)和心血管疾病的發(fā)病及預(yù)后等方面均發(fā)揮重要作用[7]。

1 Sfrp5與慢性冠狀動脈疾病

隨著生活水平的提高,慢性冠狀動脈疾病(coronary artery disease,CAD)在全球發(fā)病率呈逐年升高趨勢,加重了世界范圍內(nèi)的社會及經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。慢性CAD的發(fā)生和發(fā)展與體內(nèi)血脂水平、內(nèi)皮細(xì)胞功能、血管彈性及炎癥反應(yīng)等因素相關(guān)。在多種危險因素的暴露及不同炎癥因子對血管內(nèi)皮細(xì)胞的刺激下,脂質(zhì)在冠狀動脈內(nèi)形成斑塊樣物質(zhì)沉積,隨著血管彈性功能的下降,最終導(dǎo)致慢性CAD的發(fā)生。近年來,多篇研究報道了Sfrp5水平與CAD之間的關(guān)系[8]。

1.1 Sfrp5調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝

脂質(zhì)代謝紊亂是慢性CAD發(fā)病最重要的危險因素之一。研究[9]表明Sfrp5在成熟脂肪細(xì)胞中高表達(dá),作為脂肪生成前轉(zhuǎn)錄因子,過氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ,PPARγ)的靶基因,PPARγ可直接與Sfrp5啟動子結(jié)構(gòu)域結(jié)合并調(diào)節(jié)Sfrp5啟動子活性。在先前的研究中,Liu等[10]研究者指出,Sfrp5通過拮抗Wnt5a/Ca2+通路對PPARγ、CCAAT增強子結(jié)合蛋白α(CCAAT/enhancer binding protein α,C/EBPα)的抑制作用,促進(jìn)脂肪分化,增加白色脂肪細(xì)胞數(shù)量,且促進(jìn)脂質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的累積和血管內(nèi)皮生長因子的表達(dá),介導(dǎo)血管新生。近年Zhang等[11]發(fā)現(xiàn)PPARγ下調(diào)miR-21-5p,靶向上調(diào)Sfrp5,可抑制脂質(zhì)在肝臟的積累。這一發(fā)現(xiàn)不同于既往研究結(jié)果,Sfrp5在細(xì)胞和組織水平對脂質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)方式不同,是否可預(yù)防心臟脂肪過度累積尚有待研究。在一項選取11～16歲患代謝綜合征的中國青少年的研究[12]中,評估血漿Sfrp5與總膽固醇(total cholesterol,TC)、甘油三酯(triglyceride,TG)的相關(guān)性,結(jié)果顯示,低Sfrp5水平是高TC形成的獨立危險因素,隨著血漿Sfrp5水平的降低,受試者體內(nèi)TC水平升高的風(fēng)險增加約2倍。此過程與Sfrp5下調(diào)PPARγ、C/EBPα的表達(dá)相關(guān)。此外,該研究發(fā)現(xiàn)平均年齡越低的人群,其對低水平Sfrp5引起TC水平升高的敏感性越高。在體內(nèi)試驗方面,Li等[13]發(fā)現(xiàn)用高脂喂養(yǎng)代謝障礙的大鼠表現(xiàn)出明顯的肝臟脂質(zhì)累積,若向側(cè)腦室注射Sfrp5治療則抑制了此過程。該研究發(fā)現(xiàn)Sfrp5通過作用于胰島素受體通路(InsR-PI3K-Akt-KATP),減少大鼠體內(nèi)極低密度脂蛋白(very low-density lipoprotein,VLDL)和TG的分泌。Sfrp5抑制Wnt5a/JNK可使絲氨酸/蘇氨酸激酶Akt磷酸化增強,該通路的激活可改善胰島素抵抗(insulin resistance,IR)帶來的脂肪細(xì)胞線粒體代謝障礙。綜上,最新研究表明Sfrp5在患有代謝功能障礙的人體或大鼠體內(nèi)可明顯下調(diào)脂質(zhì)的分泌和在器官內(nèi)的堆積,且Sfrp5對青少年時期的血脂水平有顯著影響,并具有明顯的年齡差異性。

1.2 Sfrp5調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞功能

人脂肪細(xì)胞分泌的Wnt5a可增強動脈NADPH氧化酶活性,使血管發(fā)生氧化還原反應(yīng),并誘導(dǎo)內(nèi)皮功能障礙和內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)解偶聯(lián)[14]。研究[15]發(fā)現(xiàn)給予一定劑量的Sfrp5可改善Wnt5a誘導(dǎo)的人內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙,此過程與eNOS依賴性機制相關(guān),且Sfrp5對eNOS的激活作用是通過抑制Wnt5a實現(xiàn)的。最近,Liu等[16]研究了兒童體內(nèi)Sfrp5和Wnt5a與血管內(nèi)皮損傷的相關(guān)性,在用氧化低密度脂蛋白誘導(dǎo)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(human umbilical vein endothelial cell,HUVEC)損傷后,試驗發(fā)現(xiàn)Sfrp5過表達(dá)組,其內(nèi)皮細(xì)胞凋亡率明顯下降。這是由于Sfrp5逆轉(zhuǎn)了Wnt5a/JNK對血管內(nèi)氧化還原的增強效應(yīng)。在另一項HUVEC模型中,發(fā)現(xiàn)Sfrp5過表達(dá)時,HUVEC的遷移距離和細(xì)胞長度增加,Wnt5a和JNK的表達(dá)上調(diào),加用JNK抑制劑后則呈現(xiàn)相反的效果,說明Sfrp5競爭性抑制Wnt5a/JNK通路并促進(jìn)HUVEC的遷移和生成[17]。此外,Wang等[18]在用血管緊張素Ⅱ、氧化低密度脂蛋白等不同的氧化因素刺激人主動脈內(nèi)皮細(xì)胞后發(fā)現(xiàn),過表達(dá)的Sfrp5可通過抑制Wnt通路阻止NADPH氧化酶對血管活性氧的生成,下調(diào)細(xì)胞凋亡促進(jìn)基因Bax的表達(dá)等方式,保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞免受氧化刺激的損傷。另外,Wnt5a是評估全身炎癥反應(yīng)的重要標(biāo)志物,有報道說明Sfrp5抑制Wnt5a對內(nèi)皮細(xì)胞炎癥反應(yīng)有益。Krüger等[19]發(fā)現(xiàn),心臟手術(shù)后內(nèi)皮細(xì)胞炎癥反應(yīng)增強,Wnt5a很快達(dá)到峰值,Sfrp5使促炎因子Wnt5a被抑制,且在48 h內(nèi)恢復(fù)到基線水平,降低內(nèi)皮細(xì)胞炎癥反應(yīng),從而減少內(nèi)皮細(xì)胞和心肌受損,但目前尚需更多的臨床試驗驗證Wnt5a是否可用于預(yù)測和評估患者心臟手術(shù)后全身炎癥程度。

1.3 Sfrp5減少動脈粥樣硬化形成

動脈粥樣硬化是慢性CAD發(fā)生的病理生理基礎(chǔ)。作為一種慢性血管炎癥反應(yīng),動脈粥樣硬化可涉及全身多處微小動脈,其潛在危險因素包括脂質(zhì)沉積、內(nèi)皮細(xì)胞損傷、平滑肌細(xì)胞和纖維基質(zhì)成分增生等。Sfrp5對于動脈硬化的保護(hù)作用,近年來也引起眾多研究者的關(guān)注。Tong等[1]的研究表明,低水平Sfrp5和高水平Wnt5a是慢性CAD患者動脈粥樣硬化形成的獨立危險因素,心外膜脂肪組織Sfrp5 mRNA水平和血清Sfrp5水平均與慢性CAD患者冠狀動脈硬化的存在呈負(fù)相關(guān),與其他常規(guī)危險因素?zé)o明顯關(guān)聯(lián)。Miyoshi等[20]針對65歲以下人群的研究表明,用ELISA法測定受試者血清內(nèi)Sfrp5含量后發(fā)現(xiàn),血清Sfrp5較低的人群患動脈硬化性心血管疾病的風(fēng)險越高。對于65歲以上人群,在Teliewubai等[21]的研究中做出了相應(yīng)補充,該試驗針對65歲以上無癥狀靶器官損害老年受試者血漿Sfrp5水平統(tǒng)計分析后發(fā)現(xiàn),血漿Sfrp5與頸動脈內(nèi)膜中層厚度(carotid artery intima-media thickness,CIMT)和脈搏波傳導(dǎo)速度(pulse wave velocity,PWV)呈負(fù)相關(guān),體內(nèi)Sfrp5水平較低的老年人CIMT、PWV值更高,動脈硬度增加更為顯著,同時發(fā)現(xiàn)男性血漿Sfrp5水平較女性普遍降低。該項研究明確了Sfrp5對動脈硬化的保護(hù)作用,并提出血漿Sfrp5水平具有性別差異性,可作為老年人動脈硬化的潛在預(yù)測因子。而對于代謝功能障礙的患者,Cho等[15]發(fā)現(xiàn)在2型糖尿病(type 2 diabetes,T2DM)患者血清中Sfrp5與PWV呈正相關(guān)且獨立相關(guān),試驗結(jié)果表明Sfrp5可對代謝功能障礙患者的動脈硬化產(chǎn)生代償作用。此外,在外周動脈方面,Wang等[22]發(fā)現(xiàn)血清和動脈周圍脂肪組織中的Sfrp5在外周動脈閉塞性疾病(peripheral arterial occlusive disease,PAOD)患者中表達(dá)也顯著降低,高水平Wnt5a和低水平Sfrp5是PAOD發(fā)病的獨立危險因素。綜上,Sfrp5能有效減少循環(huán)及外周血管動脈粥樣硬化的形成,降低患慢性CAD的風(fēng)險且可作為其預(yù)測因子。

2 Sfrp5與急性冠脈綜合征

急性冠脈綜合征(acute coronary syndrome,ACS)是中國心血管疾病患者死亡的常見原因之一,主要涉及一系列心肌缺血狀態(tài)。ACS病程進(jìn)展迅速,目前關(guān)于Sfrp5與不穩(wěn)定型心絞痛和非ST段抬高型心肌梗死相關(guān)性的研究甚少,而ST段抬高型心肌梗死(ST segment elevation myocardial infarction,STEMI)因其高發(fā)病率、高死亡率的特點,給醫(yī)療保健系統(tǒng)帶來巨大的經(jīng)濟負(fù)擔(dān),臨床上如何降低STEMI的發(fā)生率、改善患者預(yù)后顯得尤為重要。

近10年來,STEMI患者的診斷數(shù)量較前有下降趨勢,目前指南側(cè)重于推薦對STEMI患者早期診斷和使患者及時獲得缺血再灌注治療的機會,此類患者在診斷上具有挑戰(zhàn)性,病情更復(fù)雜且預(yù)后更差[23]。Du等[24]指出,患者在發(fā)生首次前壁STEMI后,血清Sfrp5水平會顯著升高,并在及時接受經(jīng)皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention,PCI)后3 d內(nèi)持續(xù)下降至基線水平,對應(yīng)肌鈣蛋白、高敏C反應(yīng)蛋白水平峰值降低。在后期隨訪中,超聲心動圖顯示此類患者心臟射血分?jǐn)?shù)值與術(shù)前血清Sfrp5水平呈正相關(guān)。此研究表明急性期STEMI患者血清Sfrp5水平呈短暫升高趨勢,并能有效減少心臟受損和炎癥反應(yīng),改善STEMI后心肌收縮功能。研究提出Sfrp5是STEMI急性期的潛在治療靶點和評估預(yù)后的有力指標(biāo)。在用藥物對PCI后STEMI患者進(jìn)一步治療發(fā)現(xiàn),治療組患者血清Sfrp5水平較對照組明顯升高,相對治療效果更好。Sfrp5水平的變化可作為評估藥物治療STEMI效果的標(biāo)準(zhǔn)[25]。在多項動物心肌梗死(myocardial infarction,MI)模型中也得到類似驗證。Nakamura等[26]構(gòu)建小鼠缺血再灌注損傷模型,發(fā)現(xiàn)在Sfrp5基因敲除的小鼠體內(nèi)出現(xiàn)更大的梗死面積和更多的心肌細(xì)胞凋亡,且伴隨著大量炎性細(xì)胞浸潤和趨化因子的表達(dá),用Sfrp5治療可顯著改善MI后小鼠心臟功能,縮小心臟缺血再灌注損傷后的梗死范圍。另一項MI模型研究[27]也表明,隨著MI發(fā)生的時間推移,Sfrp5的表達(dá)起初較高,在7～14 d后逐漸降低。在Sfrp5過表達(dá)小鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)明顯的心肌缺血性損傷面積減少,左心功能改善,心臟破裂風(fēng)險降低,該研究同樣發(fā)現(xiàn)Sfrp5通過AMPK通路介導(dǎo)線粒體裂變/融合來改善線粒體功能障礙,發(fā)揮MI后Sfrp5對心臟功能的保護(hù)作用。

3 Sfrp5與心力衰竭

心力衰竭(heart failure,HF)目前仍是一個主要的臨床和公共衛(wèi)生問題[28],呈現(xiàn)出發(fā)病率、死亡率高和生活質(zhì)量差的流行病學(xué)特征[29]。作為一種心臟代謝相關(guān)的慢性低度炎癥性疾病,HF的發(fā)生和發(fā)展及預(yù)后與抗炎因子Sfrp5密切相關(guān)。

慢性炎癥可視為HF的獨立危險因素,多種炎癥因子對心血管的長期損害加劇了HF的發(fā)生[30]。Wnt5a/JNK信號通路參與了體內(nèi)炎癥因子的表達(dá),該信號通路的激活,以自分泌或旁分泌的方式促進(jìn)腫瘤壞死因子、白細(xì)胞介素等炎癥因子的生成[31]。Sfrp5通過特異性抑制此途徑,有效改善炎癥反應(yīng)引起的心臟損害。Hong等[32]使用異丙腎上腺素誘導(dǎo)的小鼠HF模型,結(jié)果顯示Sfrp5通過抑制Wnt5a/JNK信號通路,減輕氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng),從而降低小鼠HF發(fā)生率。在HF發(fā)生后,心肌纖維化和心室重塑的發(fā)生、心臟泵血功能的降低等,都對HF患者遠(yuǎn)期生存率和預(yù)后情況有著至關(guān)重要的影響。目前一些研究已表明Sfrp5在HF預(yù)后過程中的作用。Wu等[30]的研究中選取833例HF患者,其中37.5%患有T2DM,在對多個危險因素進(jìn)行調(diào)整后,研究發(fā)現(xiàn)Sfrp5水平每增加1倍,受試者再發(fā)HF或死亡的風(fēng)險便會降低21%。且T2DM患者的HF復(fù)發(fā)率較非T2DM患者高,與Sfrp5的關(guān)聯(lián)性也更高。提示Sfrp5可作為評估HF或T2DM合并HF患者預(yù)后風(fēng)險的獨立生物標(biāo)志物。An等[33]的試驗發(fā)現(xiàn)在慢性HF患者體內(nèi)Sfrp5水平顯著高于健康對照組,與紐約心功能分級呈正比,提示Sfrp5與慢性HF患者病情嚴(yán)重程度相關(guān),且在預(yù)后不良的患者體內(nèi)表達(dá)升高。另外,Sfrp5可抑制心臟成纖維細(xì)胞活化、增殖和遷移,JNK信號通路參與調(diào)控細(xì)胞的增殖、分化與凋亡。近期有研究[17]發(fā)現(xiàn)Sfrp5下調(diào)Wnt5a、p-JNK1/JNK1、p-JNK2/JNK2、p-JNK3/JNK3的水平,通過抑制Wnt5a/JNK通路抑制糖尿病小鼠的心肌病理損傷和纖維化。Sfrp5對心臟成纖維細(xì)胞的調(diào)控功能,能有效降低MI后心肌纖維化帶來的心室重塑和HF的發(fā)生。

4 Sfrp5與高血壓

高血壓作為臨床最常見慢性病之一,通常不易很早被識別,導(dǎo)致患者就診率低、依從性差。長期高血壓狀態(tài)加重心臟后負(fù)荷,易誘發(fā)HF、卒中等嚴(yán)重并發(fā)癥[34]。最新的研究表明,高血壓患者Sfrp5水平均值隨血壓升高而下降,多元線性回歸分析表明,Sfrp5與血壓的控制密切相關(guān)[35],高血壓患者體內(nèi)Sfrp5水平越低,其發(fā)生高血壓合并靶器官損害及動脈硬化的風(fēng)險越高[21]。Yin等[36]的試驗包含263例肥胖兒童,其中89例患有高血壓,試驗發(fā)現(xiàn)肥胖伴高血壓組患兒血清內(nèi)Sfrp5水平較肥胖組明顯降低,Wnt5a水平明顯升高,且Sfrp5水平隨著患兒收縮壓和舒張壓升高而降低,在對患兒的生活方式進(jìn)行干預(yù)后發(fā)現(xiàn),Sfrp5水平顯著升高,Wnt5a無明顯變化。Sfrp5水平在高血壓合并代謝功能障礙患兒體內(nèi)可因行為干預(yù)而受到影響,與血壓水平呈負(fù)相關(guān)。目前已證明炎癥可誘發(fā)IR,改善胰島素敏感性可改善內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙[37],IR和炎癥反應(yīng)引發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞生成一氧化氮減少,心血管舒張和彈性功能維持能力降低,從而誘發(fā)動脈粥樣硬化的發(fā)生。血管彈性下降和動脈粥樣硬化的形成是高血壓的重要危險因素[38],Sfrp5逆轉(zhuǎn)Wnt5a/JNK信號通路對Akt磷酸化的抑制作用,降低動脈粥樣硬化的發(fā)生率,從而降低人群患高血壓的風(fēng)險。

5 小結(jié)與展望

心血管疾病作為一種代謝相關(guān)性疾病,近年來多項研究發(fā)現(xiàn)其受到多種因素的影響。本綜述總結(jié)了關(guān)于Sfrp5作用于非經(jīng)典Wnt信號通路(見圖1),調(diào)控不同心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后,提示臨床可加強Sfrp5因子對于心血管疾病干預(yù)的關(guān)注。雖然部分研究機制尚不完善,例如Sfrp5在脂肪細(xì)胞內(nèi)促進(jìn)細(xì)胞擴張和脂質(zhì)累積,但是在人體試驗及大鼠實驗中均發(fā)現(xiàn)高水平的Sfrp5可降低患者體內(nèi)血脂水平,減少脂質(zhì)在肝臟的累積。部分研究已證實Sfrp5主要通過抑制Wnt5a/JNK信號通路防止心室重塑的生成,目前該類研究甚少,證據(jù)尚不充足;暫未發(fā)現(xiàn)Sfrp5水平對原發(fā)性高血壓患者血壓水平及靶器官損害的影響等?；谝陨涎芯?見表1),目前仍普遍認(rèn)為體內(nèi)高水平Sfrp5有助于改善炎癥反應(yīng)和代謝紊亂對心血管疾病的危害,降低慢性CAD、ACS、HF、高血壓的發(fā)生率,并在疾病預(yù)后方面同樣有益?，F(xiàn)多項研究將其作為心血管疾病新的預(yù)測因子,臨床或可利用循環(huán)Sfrp5水平作為評估心血管疾病發(fā)生、嚴(yán)重程度及預(yù)后的手段。Sfrp5有望成為后續(xù)治療心血管疾病的靶向因子。

表1 Sfrp5與心血管疾病的相關(guān)性報道

注:FzR,Frizzled受體;DVL,Dishevelled蛋白;Rac1,Ras相關(guān)C3肉毒素底物1;Bax,B細(xì)胞淋巴瘤-2相關(guān)X蛋白;NO,一氧化氮;AS,動脈粥樣硬化;HBP,高血壓;RhoA,Ras同源基因家族成員A;Rock,Rho相關(guān)卷曲螺旋蛋白激酶;TNF-α,腫瘤壞死因子-α;IL,白細(xì)胞介素;MCP-1,單核細(xì)胞趨化蛋白-1;VEGF,血管內(nèi)皮生長因子;G-protein,G蛋白;PLC,磷脂酶C;PKC,蛋白激酶C;CaMKⅡ,Ca2+-鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶Ⅱ;NFAT,活化T細(xì)胞核因子。圖1 Sfrp5與心血管疾病的發(fā)病機制