血小板反應素-1與糖尿病心肌病關系研究

季肖麗 姚圣蜜 王 倩 張曉明

(浙江大學醫學院，浙江 杭州 310058)

糖尿病心肌病(DCM)是糖尿病(DM)患者的主要心臟并發癥之一，具有發病率高、危害性大等特點，并與糖尿病患者高心力衰竭的發生率和病死率密切相關〔1〕。1972年，Rubler等〔2〕研究發現DCM是由DM引起的，以左心室功能障礙、心肌間質纖維化和心肌細胞肥大為主要特征的心肌病〔3〕，不伴隨高血壓、冠心病或其他心臟疾病。早期常表現為心肌順應性降低和舒張期充盈受阻為主的舒張功能不全，晚期以收縮功能不全為主，易發生充血性心力衰竭〔4〕。研究表明有多種因子及機制可能參與了糖尿病心肌病的發生發展，而血小板反應素(TSP)-1作為一種內源性血管生成抑制物，具有活化轉化生長因子β1(TGF-β1)等生物學特性，可能參與了DCM的發生與發展。本文就該信號通路在糖尿病心肌病中的可能作用做一綜述。

1 概 述

1.1TSP-1的分布及作用 TSP-1首次發現于20世紀70年代，由Baenziger等〔5〕首次從凝血酶刺激后的血小板細胞膜中分離，廣泛分布于血液和心、軟骨、腦、肺中，在腎組織、血管內皮細胞、平滑肌細胞、包曼囊上皮細胞、系膜細胞、間質單核細胞及腎小管上皮細胞中均有表達〔6〕。TSP-1是一種450 kD大小的同源三聚體基質糖蛋白，儲存在血小板α顆粒中，能夠在血小板被激活時釋放與活化〔7〕。目前有關TSP-1參與腎纖維化的機制已經證實，TSP-1在整個腎臟纖維化進程中高表達，通過TSP-1/TGF-β信號通路介導參與腎纖維化〔8，9〕。

1.2TSP-1的結構域及與TGF-β1的作用 TSP家族中有TSP-1、TSP-2、TSP-3、TSP-4和TSP-5 5個亞型。這5個亞型結構相似，具有共同的生物學特性和各自獨特的功能。根據TSP和其他分子的相互作用，可以將其分為7個結構域：NH3末端、原膠原同源區、TypeⅠ型重復序列、TypeⅡ型重復序列、Type Ⅲ型重復序列、RGDA四肽序列、COOH端〔10〕。其中的Type Ⅰ重復序列可以同TGF-β1等多種蛋白因子結合，是TSP-1抑制內皮細胞增殖、誘導內皮細胞凋亡及抑制血管新生等功能的基礎，對TSP-1結構功能的研究也重點集中在此段〔11〕。

TGF-β1是一種多功能細胞因子，分子量為25 kD。大部分細胞都能合成并以潛活性復合物的形式分泌TGF-β1，分泌后其游離存在或者結合到細胞外基質分子上，激活后才能發揮活性。活性形式TGF-β1的結構為二硫鍵相連的兩條相同多肽鏈形成的二聚體，具有調節免疫反應、促進細胞增殖、血管生成、傷口愈合和組織纖維化的重要作用〔12～14〕。

TSP-1能夠在高糖環境下激活內皮細胞和腎小球系膜中的非活性TGF-β1〔15，16〕。TSP-1能與非活性TGF-β1(L-TGF-β1)的潛活相關蛋白(LAP)區域結合，改變LAP的空間構型，使TGF-β1上與受體結合的位點暴露，成為激活型的TGF-β1(A- TGF-β1)〔17，18〕,進而發揮促進組織纖維化的作用。

2 TSP-1在DCM纖維化中的表達及意義

葡萄糖是TSP-1表達的重要激活物，可使細胞中TSP-1的表達增加30倍〔19〕。激活產生的TSP-1是除纖溶酶和組織蛋白酶之外TGF-β1重要的生理激活物，能夠促進A- TGF-β1的產生〔20〕，進而促進組織纖維化。

本課題組首先在DM大鼠心肌組織內發現TSP-1表達較正常心肌組織明顯增加，并推測TSP-1可能參與了DCM的發生發展〔21〕。Zhong等〔22〕的研究表明，TSP-1在DCM大鼠纖維化心肌組織中高表達可以促進DCM個體心肌間質纖維化，實驗采用高脂高熱量飲食的方法誘導胰島素抵抗，并采取小劑量鏈脲佐菌素注射建立DCM動物大鼠模型，12 w后進行對照組和實驗組大鼠各指標的檢測和比較。結果顯示DCM大鼠左室心肌組織膠原、TGF-β1mRNA和蛋白表達水平均明顯高于對照組，且TGF-β1mRNA水平、TGF-β1蛋白質表達水平與血糖、心肌組織膠原含量、左心室舒張期末壓(LVEDP)均呈正相關。TGF-β1作為強烈的致纖維化因子，促進了左室壁膠原沉積，導致心室僵硬度增加，引起左室舒張功能受損。此外，DCM組TSP-1 mRNA和蛋白質表達水平均明顯升高，并且左室TSP-1 mRNA和蛋白質表達水平與血糖、左室膠原含量均具有明顯的相關性。TSP-1通過激活TGF-β1參與心肌的纖維化進程。另外還有研究表明，與正常組大鼠相比，DM組大鼠存在心肌間質纖維化，心肌組織結構也有顯著改變，心肌細胞內的TSP-1表達顯著增強，同時TGF-β1的表達也有顯著的增強〔9，23〕。上述結果共同顯示在DCM中TSP-1和TGF-β1表達水平顯著升高。葡萄糖作為TSP-1的上游激活因子，可通過激活TSP-1引起TGF-β1的激活，使L-TGF-β1轉變為A-TGF-β1，進一步導致心肌間質纖維化的形成，揭示了糖/TSP-1/ TGF-β1信號傳導途徑在DCM的心肌間質纖維化發生發展過程中起著重要作用。

3 TSP-1在DCM中的作用途徑

正常個體中，TSP-1的表達濃度較低，在DM情況下濃度升高，進而參與調節其他細胞因子引起相應生物學改變。TSP-1介導活化TGF-β1的機制是TSP-1中的TypeⅠ型重復序列與TGF-β1中的LAP區域結合，使TGF-β1激活〔24〕。其分子間的相互作用的位點定位在TSP-1的Type Ⅰ和Type II重復序列之間的K412RFK415序列和LAP中的L54SKL57序列〔25〕。此外陳玲等〔26〕觀察到TGF-β1(20 μg/L)在促進CFs增殖、膠原合成的同時還能夠上調TSP-1 mRNA的表達。TGF-β1濃度增加和時間延長誘導CFs高表達TSP-1,同時TSP-1又能活化TGF-β1。因此， TSP-1的持久表達，可能對TGF-β1在心肌成纖維細胞中的生物活性起到了正反饋調節的作用。

綜合上述研究，DM情況下TSP-1的表達增強TGF-β1激活效應與相關試驗中DCM大鼠的分子表達情況一致。TSP-1蛋白質表達水平的增高促使更多的TGF-β1活化，明顯加強了組織纖維化能力，導致心肌細胞外基質的增生。而心肌間質纖維化在舒張性心力衰竭的發生發展中起重要作用，是DM進展中的重要特征。阻斷TSP-1的表達或者阻斷TSP-1激活TGF-β1可能有利于減緩心肌纖維化，在DCM的治療中具有重要意義，上述假設有待于進一步實驗研究。

4 參考文獻

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