心臟因子與冠心病的研究進展

吳葉順 楊春 楊玲

1蘇州大學附屬第三醫院心內科（江蘇常州213003）；2華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院麻醉科（武漢430030）

心臟作為具有分泌器官的功能逐步受到關注與重視，正常或應激狀態下的心臟可分泌特異性因子，這些因子在維持心臟穩態、應對細胞損傷及心肌重塑等過程中發揮不同的生理作用，進而影響心臟疾病的發展，同時也可經由內分泌途徑參與遠端器官組織及全身代謝的過程，這一類心臟分泌物被稱為“心臟因子”（cardiokines）［1?2］。心臟因子的表達在心臟不同的生理狀態下具有顯著差異，這些分泌的蛋白質是維持正常心臟功能所必需的，并以自分泌或旁分泌方式在心臟細胞通訊中發揮重要作用，抑或在病理性心臟損傷中調節在心肌細胞及成纖維細胞的改變，及參與炎癥過程，發揮其對心臟的調節性保護或有害作用［3?4］。隨著研究深入，我們團隊總結并認識到心臟因子已成為具有評估心臟功能及輔助臨床診斷的新型生物標志物，有可能拓展為心臟疾病治療的新靶點［2］。

目前已識別的心臟因子有數十種之多［2］，其中心房利鈉肽（atrial natriuretic peptide，ANP）和腦利鈉肽（brain na?triuretic peptide，BNP）在心血管疾病的診斷、治療及預后判斷等方面已得到廣泛應用［5］，它們主要在心肌中合成，并以自分泌或旁分泌方式直接影響心臟細胞生理功能，對心肌重塑產生有益作用，BNP 的血清濃度已成為心力衰竭的診斷指標之一并已應用于臨床急性心力衰竭的治療［6?7］，亦有研究發現基因重組人BNP（新活素、奈西立肽等）可通過lncRNA EGOT 調節磷脂酰肌醇3?激酶（phospha?tidylinositol 3?kinase，PI3K）通路以改善心肌細胞缺氧損傷［8］。ANP 與BNP 臨床應用的成功使其他心臟因子作為心臟疾病新型生物標記物的前景備受關注，白介素（Inter?leukin，IL）?33、成纖維細胞生長因子?21（fibroblast growth factor 21，FGF21）、卵泡抑制素蛋白?1（follistatin?like 1，FSTL1）、分泌性卷曲相關蛋白?2（secreted frizzled?related protein，Sfrp2）、巨噬細胞移動抑制因子（macrophage migra?tion inhibitory factor，MIF）及神經調節蛋白（neuregulin，NRG）等為代表的心臟因子在冠心病中的相關研究也成為國內外學者研究的學術熱點，現本文將就其在冠心病中的生理作用展開綜述，以期其能為冠心病臨床及基礎研究提供一定的參考價值。

1 IL?33 與ST2 蛋白

IL?33 是IL?1 家族的新成員，是ST2 蛋白的特異性配體，當心肌細胞和成纖維細胞受到牽拉刺激時，心肌成纖維細胞表達IL?33 上調，同時也釋放大量的可溶性ST2（sST2）［9］。據報道IL?33 可通過ST2 跨膜受體（ST2L）激活核因子NF?κB 和絲裂原活化蛋白激酶，在冠心病相關的多種炎癥免疫過程中發揮重要作用，以減輕心肌細胞凋亡及調節心肌梗死后的心臟功能障礙；而病理過程中產生的過多sST2 與IL?33 結合后將競爭性抑制其與ST2L 結合，從而阻斷IL?33/ST2L 信號通路，使其拮抗心肌細胞肥大和心肌纖維化作用減弱［9?10］。此外，醛固酮受體拮抗劑可降低sST2水平而間接使IL?33表達增高，增強IL?33/ST2L信號通路作用，減少梗死后心肌的炎癥反應和纖維化［11］；β受體阻滯劑可通過增強IL?33/ST2L 信號傳導，降低sST2 的表達，明顯減輕心梗后心肌纖維化［12］。在冠心病人群中的研究還表明IL?33/ST2通路的基因多態變異可增加罹患冠心病的風險［13］。

LIU 等［14］研究指出急性心肌梗死及不穩定型心絞痛組患者的血清IL?33 水平明顯低于穩定型心絞痛組和對照組，且與病情嚴重程度相關。血清sST2 水平可獨立于現有臨床指標提示心肌梗死和心力衰竭后不良結局，且梗死后早期sST2 水平（入院后24 h）具有最大價值［15］，2017年美國心力衰竭指南已將其推薦為可提供附加危險分層價值的生物標記物［16］。

2 FGF21

FGF21 由209 個氨基酸組成，分裂后可形成181 個氨基酸長度的成熟蛋白，是成纖維細胞生長因子家族的一員，其既往被認為主要來源于肝臟，但新近研究發現心肌細胞及心臟微血管細胞也可表達FGF21 以調節心肌重塑并減少心臟損傷［17］。FGF21 可與存在于心臟細胞表面的特異性受體FGFR1c 結合而發揮其生物作用，這一過程需要輔助因子β?Klotho 的參與；FGF21 的N 末端與FGFR1c 結合，C 末端與β?Klotho 高親和力結合，組成的復合物可以使受體自身磷酸化并激活下游胞外調節蛋白激酶信號通路，這被認為是FGF21 細胞內作用的主要途徑［18］。

LEE 等［19］在對3 528 例2 型糖尿病患者平均3.8年隨訪中發現147 例（4.2%）患者在隨訪期內患冠心病，且這些患者的基線血清FGF21 水平顯著高于非冠心病患者，通過多因素Cox 回歸分析發現基線血清FGF21 水平（取最佳界值206.22 pg/mL）能獨立地預測冠心病的發生（HR1.55；95%CI，1.10～2.19）；在無糖尿病史的患者中，基線血清FGF?21 水平亦與Framingham 危險評分呈正相關［20］。受損的心肌細胞及內皮細胞可分泌FGF21 至體循環中，發揮其改善胰島素敏感性、調節脂質代謝及促進體重減輕等作用，從而間接減緩動脈粥樣硬化進展，減輕心肌缺血再灌注損傷，使用FGF21 類似物以及FGF21 受體激動劑的保護性作用已在小鼠實驗中得到支持［21］，其具有潛力成為冠心病治療的新型藥物。

3 FSTL1

FSTL1 是選擇性結合轉化生長因子?β（transforming growth factor?β，TGF?β）超家族成員的細胞外調節劑，亦被稱為轉化生子因子?β 誘導蛋白?36，在心肌缺血、心臟壓力超負荷等情況下，FSTL1 表達顯著上調，以發揮保護心肌細胞、減少缺血再灌注引起的心肌細胞凋亡等有益作用［22］。最新研究認為心臟中成纖維細胞是FSTL1 的主要來源，FSTL1 的表達在心肌梗死后缺血區的成纖維細胞中顯著增加，而在心肌細胞中表達無明顯變化［23］。

在動物實驗中發現特異性FSTL1 基因敲除的小鼠模型心肌梗死后的成纖維細胞活化及分化減弱，在缺血性心臟組織中細胞外基質如膠原和纖維蛋白的生成也明顯減少，相應的增加了心臟破裂而引起的病死率，這些發現揭示了FSTL1 可刺激早期成纖維細胞激活分化的新功能，提示其對心肌梗死后預防心臟破裂、改善左室重構的保護性作用［24］。OGURA 等［25］也在小鼠及豬模型中發現FSTL1 蛋白可顯著減少缺血再灌注后的心肌梗死面積，這一作用可能是通過上調腺苷一磷酸激活蛋白激酶（adenosine 5′?mo?nophosphate?activated protein kinase，AMPK）信號通路及阻斷骨形態發生蛋白?4 依賴的細胞凋亡、炎癥反應過程而實現的，同時FSTL1 的過表達也可使缺血再灌注損傷最小化。這些研究結果提示FSTL1 有可能成為改善心肌梗死后心臟重塑的新型治療靶點。

FSTL1 作為具有保護作用的心臟因子除了在缺血性心臟疾病中發揮作用外，也可分泌至外周，進而對其他疾病的發展產生影響。野生型小鼠模型及特異性FSTL1 基因敲除的小鼠模型進行腎切除手術后，特異性FSTL1 基因敲除的小鼠模型表現出更嚴重的尿白蛋白排泄，腎小球肥大和腎小管壞死后的腎小管間質性纖維化；相反，給予腎切除術后的野生型小鼠表達FSTL1 的腺病毒載體，上述癥狀及炎性反應顯著改善；此外，FSTL1 處理培養可減少人類腎小球系膜細胞腫瘤壞死因子?α（tumor necrosis factor，TNF?α）引起的促炎細胞因子表達，而抑制AMPK 信號通路后FSTL1 的這一抗炎作用不再發生［26］。以上結果證實了FSTL1 減輕炎性反應及改善纖維化的作用，揭示了其在缺血性心臟疾病中的應用潛力。

4 Sfrp2

Sfrp2 是Sfrps 家族最強的Wnt 信號拮抗因子，先前研究指出Wnt 信號通路的成員廣泛存在于晚期動脈粥樣硬化病變中，并且與血管炎癥、內皮功能障礙、內膜增厚、鈣化等動脈粥樣硬化特征性改變等密切相關［27］。作為應激誘導型心臟因子，Sfrp2 在心肌梗死后的嚙齒動物心臟中的表達顯著上調，且表達Sfrp2 的細胞呈現成纖維細胞外觀，表明心臟成纖維細胞是該蛋白質的主要來源［28］。

Sfrp2 可通過抑制典型的Wnt 信號傳導在干細胞的細胞保護、抗凋亡、促血管新生過程中發揮重要作用，而最近的證據表明，Sfrp2 亦可不借助Wnt 信號傳導而調節梗死后心臟的心臟纖維化。Sfrp2 可直接增強骨形態發生蛋白1/Tolloid 樣金屬蛋白酶的前膠原C?蛋白酶活性，從而導致膠原沉積的增加；Sfrp2 基因敲除小鼠表現出膠原含量和纖維化的減少以及心肌梗死后心臟功能的改善；而更深一步的研究表明Sfrp2 對骨形態發生蛋白1 活性具有雙相作用，高濃度的Sfrp2 在體外抑制骨形態發生蛋白1 的活性，而低濃度的Sfrp2 增加了骨形態發生蛋白1 的活性；并且心肌梗死2 d 后，將治療劑量的Sfrp2 直接注射入梗死的大鼠心臟可減少心臟纖維化及改善心臟功能［29］。此外，在小鼠梗死周圍的心肌細胞間注射間充質干細胞可導致血管密度增加，梗死面積減小，改善心肌梗死后心臟功能的恢復，這些有益作用歸因于Sfrp2 的旁分泌功能［30］。

5 MIF

MIF 是一類高度保守的與炎癥疾病密切相關的因子，在心臟中可由心肌細胞表達儲存。在心肌梗死后，壞死心肌細胞即刻釋放MIF，導致其在血液循環中的水平升高［31］，且心肌梗死后循環中的MIF 濃度與心肌梗死的面積密切相關［32］，因此MIF 有望成為心肌梗死診斷及預后評判的潛在生物標志物。

MIF 通過與細胞表面受體CD74 的相互作用可刺激AMPK 活化，促進心臟中的葡萄糖攝取；MIF 缺乏可導致局部缺血區AMPK 信號轉導和葡萄糖攝取減少，加重缺血區的心臟損傷［33］。在動物實驗中，老年小鼠心臟在缺血期間顯示AMPK 活化障礙并MIF 表達減少，而外源性MIF 可增強缺血期間的AMPK 活化并改善這些心臟的泵血功能［34］。缺血/再灌注后的MIF 缺陷也將導致c?Jun 氨基末端激酶活化的增加及心肌細胞凋亡［35］。因此，MIF 作為保護性心臟因子，至少可通過2 種機制來保護心臟免于缺血/再灌注損傷：在缺血期間增強AMPK 活化并抑制再灌注期間c?Jun 氨基末端激酶激活。這些研究表明MIF 可保護心臟免于缺血性損傷，并且在缺血期間對MIF 依賴性信號通路的操縱有望成為預防心臟損傷的新型策略。

相關文獻報道MIF 基因的?173G/C 位點的多態性與冠心病關系密切，且MIF 具有細胞特異性以及啟動子多樣性等方面的特征［36］，即心肌梗死后不同細胞來源的MIF可能發揮著不同甚至是相反的生理作用。研究人員使用心源性MIF 缺陷小鼠及白細胞MIF 缺陷小鼠進行實驗，發現后者心肌梗死后心臟破裂的發生率較低，而與之相比，前者不僅心臟破裂發生率高，且心臟未破裂小鼠的心室擴張及功能紊亂的發生率也明顯增加［37］。據此推測，只有來源于心肌細胞作為心臟因子存在的MIF 才能改善心肌梗死預后、保護心臟功能，而來源于浸潤炎癥細胞的MIF 則作用相反。類似的，在心肌短暫缺血缺氧后，心源性MIF 占據主導而發揮保護心肌作用，而隨著缺血缺氧時間的延長，程度的加重，炎性細胞釋放的MIF 逐漸增多，由其引起的炎癥反應最終加劇心肌損傷［38］。更深一步的研究發現不同來源MIF 的這種雙重作用可能與其半胱氨酸?81 殘基上的亞硝基化修飾相關［39］，亞硝基化MIF細胞內積累的有益作用可能為心肌缺血損傷的治療提供新的途徑。

6 NRG

NRG 是表皮生長因子家族的成員之一，在心臟中NRG主要由微血管內皮細胞和心內膜表達，并且局部缺血損傷可刺激其分泌［40］。心肌細胞表面存在NRG 的酪氨酸激酶受體—ErbB［41］，NRG 與之結合從而發揮促進血管生成、逆轉心肌重構、減少細胞凋亡和減少氧化應激等作用，近來發現NRG 也是心血管系統中重要的信號蛋白，在心臟發育成熟以及心臟功能維持方面起著重要的調節作用［42］。HEDHLI 等［40］研究表明缺氧損傷可誘導人心肌內皮細胞表達和釋放NRG，且NRG 能減少人心室肌細胞的凋亡；將成年小鼠心肌細胞與人臍靜脈、小鼠肺微血管、人冠狀動脈內皮細胞共培養也能夠保護心肌細胞免受缺氧?復氧損傷誘導的細胞凋亡；而NRG 基因缺失或內皮細胞中NRG 表達沉默將導致心肌缺血后收縮功能恢復受損及冠狀動脈結扎后梗死面積的增大。此外，NRG 還可能直接對心臟成纖維細胞起作用而抗纖維化［43］，其誘導IL?1α的產生以及促修復因子（促血管生成素?2、腦源性神經營養因子等）的分泌，通過旁分泌信號在心臟修復中發揮作用［42］。這些研究結果表明心臟內皮細胞來源性心臟因子NRG 對缺血心肌具有保護作用，有可能成為治療冠心病的新靶點。

綜上所述，心臟因子可輔助冠心病特別是急性心肌梗死臨床診斷，評判臨床預后，并為開發新的冠心病治療靶點提供理論依據，明確心臟因子的生理作用及機制可為冠心病的診療提供新的途徑和思路（表1）。然而，心臟因子在體內作用機制復雜，其可能與調節細胞分化凋亡、介導炎癥過程及參與脂質代謝等密切相關，且部分心臟因子在冠心病發生發展過程中可能存在的促進心臟損傷修復或加重心臟功能失衡的作用尚存在一定的爭議，需后續相關研究進一步深入探討。

表1 心臟因子在冠心病中的生理作用及應用前景Tab.1 The roles of cardiokines in CHD