SFRP5及Wnt/JNK通路在七氟醚心肌保護作用中的研究進展

常 鑫，韓沖芳，楊文曲

缺血性心臟病是世界上主要死亡原因之一。早期恢復缺血區血液灌流是治療缺血性心臟病最有效的方法。然而，恢復血流之后可能會導致組織嚴重損傷，稱為心肌缺血再灌注損傷(I/R)[1]。先前研究已經表明，在缺血前和再灌注開始時給予麻醉藥物可有效減少心肌缺血再灌注損傷[2]。七氟醚是一種新型的吸入性麻醉藥，已經廣泛應用于臨床麻醉，其起效快、可控性強，對循環系統影響小，易于在細胞膜上擴散和轉運[3]。在再灌注開始時使用七氟醚可發揮心肌保護作用，如抑制心肌細胞凋亡、減少氧化應激和減輕線粒體損傷[4]。最近的研究表明，分泌型卷曲相關蛋白5(SFRP5)作為一種新型抗炎脂肪因子，通過Wnt信號通路在心血管疾病中發揮了重要作用，但其參與缺血再灌注損傷的具體機制需要更詳細的闡明[5]。現綜述SFRP5及Wnt/ c-Jun氨基端激酶(JNK)信號通路在七氟醚心肌保護作用中的研究進展。

1 七氟醚的心肌保護作用

七氟醚對圍術期心臟局部缺血具有保護作用，可改善心室順應性，維持血流動力學穩定，減輕心肌細胞的氧化應激，從而減輕細胞凋亡。其主要作用機制為：激活磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)-蛋白激酶B(Akt)通路、激活細胞外調節蛋白激酶(ERK)1/2通路、激活線粒體膜三磷酸腺苷(ATP)敏感性鉀離子通道(mKATP)、阻斷線粒體通透性轉運孔(mPTP)的開放、減少有害活性氧的生成和抑制鈣超載。

1.1 激活PI3K-Akt通路 PI3K是一種細胞內磷脂酰肌醇激酶，參與細胞增殖、分化、凋亡和葡萄糖轉運等多種細胞功能的調節。PI3K-Akt通路通過磷酸化多種底物參與細胞過程。研究發現，七氟醚后處理激活PI3K可促使Akt活化，活化的Akt磷酸化多種下游因子，減少mPTP的開放，調節促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白的表達，從而抑制細胞凋亡，減少心肌梗死面積[6]。

1.2 激活ERK1/2通路 ERK1/2通路是細胞內絲裂原活化蛋白激酶信號轉導通路的重要成員。張靜等[7]的研究表明，心肌缺血再灌損傷使ERK1/2表達增加，七氟醚后處理后表達進一步增加，并且下調細胞脹亡蛋白Porimin和Calpin-Ⅰ的表達，給予ERK1/2抑制劑PD98059后，ERK1/2的表達減少，并且取消了下調脹亡蛋白的作用，提示七氟醚后處理可能通過激活ERK1/2產生心肌保護作用。

1.3 激活線粒體膜ATP敏感性鉀離子通道 線粒體膜ATP敏感性鉀離子通道存在于線粒體內膜上，在正常生理情況下處于關閉狀態，但在缺血時開放。七氟醚后處理可以激活線粒體膜ATP敏感性鉀離子通道，使鈣離子內流減少，減少線粒體氧自由基的生成，同時抑制細胞色素C的釋放，促進ATP的生成，從而抑制再灌注時mPTP的開放，減少心肌細胞凋亡[8]。

1.4 阻斷mPTP的開放 mPTP是存在于線粒體內膜上，由多種蛋白共同組成，是具有非特異性、電壓依賴性的復合物孔道，維持線粒體膜電位及細胞內外的離子平衡。其開放可以導致線粒體基質腫脹，并將細胞色素C及多種促凋亡蛋白釋放至胞漿，啟動線粒體的凋亡通路[9]。并且可以增強活性氧(ROS)生成和Ca2+超載，從而誘導其他未受損的線粒體發生進一步結構和功能的破壞。缺血再灌注發生時產生過多的活性氧、線粒體內的Ca2+超載、ATP耗竭和磷堆鹽積累等都可以導致mPTP開放。而七氟醚可以通過激活PI3K-Akt、ERK1/2通路及抑制鈣超載等抑制mPTP開放，減少線粒體發生功能障礙及心肌細胞的壞死[10]。

1.5 減少有害ROS的生成和抑制鈣超載 先前的研究已經證實心肌缺血時細胞中的ROS水平會增加，再灌注后組織和血液中的ROS由于進入氧氣而大量增加引發脂質過氧化及細胞內鈣離子失衡，使損傷加重[11]。另外，ROS是ERK1/2的上游活化因素，七氟醚可直接促進ROS生成，進而激活ERK1/2，通過磷酸化作用使糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)失活，隨即減少再灌注時mPTP的開放，減輕心肌組織損傷[12]。

2 SFRP5與Wnt信號通路

SFEP5是一類分泌蛋白，是由脂肪組織，特別是內臟脂肪組織產生的分泌型卷曲相關蛋白家族的成員。SFRP5主要的生物學功能是在胚胎發育過程中調節細胞極性和器官形成[13]。研究發現，SFRP5與代謝穩態的改變有關，如導致胰島素抵抗和肥胖相關的代謝紊亂以及抑制炎癥反應等[14]。最近發現SFRP5是一種新型抗炎脂肪因子，在白色脂肪組織中有較高的表達水平，可以誘導脂肪前細胞的增殖、分化和成熟過程。

Wnt信號傳導途徑與細胞增殖和分化過程密切相關[15]。該途徑不僅參與人類胚胎發育和器官形成，而且在某些病理生理過程中發揮關鍵作用，例如腫瘤形成、肥胖、胰島素抵抗、炎癥反應以及多種心血管疾病發生發展等[16]。Wnt信號通路由Wnt蛋白家族、細胞膜卷曲受體(Fizzled)、細胞質蛋白β-連環蛋白(β-catenin)、共受體低密度脂蛋白受體相關蛋白5/6(LRP5/6)組成。Wnt蛋白家族由富含半胱氨酸的糖基化配體和350～400個氨基酸殘基組成，這些蛋白質是高度保守的信號分子，具有高度的同源性。Wnt信號通路包括經典的Wnt/β-catenin信號通路和非經典的通路，如Wnt/平面細胞極化(PCP)、Wnt/Ca2+、Wnt/JNK等[17]。經典的Wnt信號通路包括轉錄共激活因子β-catenin的穩定和亞細胞的定位，Wnt配體與其同源Fizzled受體的結合會引起Wnt共受體低密度脂蛋白受體相關蛋白5/6(LRP5/6)的磷酸化，從而形成軸抑制蛋白(AXIN)的對接位點，隨后AXIN易位至質膜破壞復合物，并促使非磷酸化的β-catenin穩定和核易位，從而導致下游靶基因的轉錄[18]。在非經典的Wnt/JNK信號通路中，Wnt與細胞表面的Frizzled受體結合，再將信號傳遞到細胞中以激活下游的JNK，然后通過激活蛋白-1(AP-1)啟動子[如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細胞介素-1(IL-1)和白細胞介素-6(IL-6)]參與細胞骨架活化和下游基因的調控[19]。非經典的Wnt/Ca2+信號通路是在沒有共受體LRP5/6的情況下，Wnt信號通過Frizzled受體激活G蛋白和磷脂酶C，從而導致細胞內Ca2+水平的升高和蛋白激酶C(PKC)的激活，再進一步激活T細胞啟動子的核因子，從而導致下游靶基因的轉錄。分泌型卷曲相關蛋白家族分子包含一個功能性結構域以及一個富含半胱氨酸的結構域，這兩個結構域均與卷曲的富含半胱氨酸的結構域具有緊密的同源性，可與Wnt配體和卷曲的受體在細胞外結合，從而使其能夠與卷曲的蛋白質競爭，這種結合調節了Wnt信號通路的級聯反應，并與其受體相互作用，起到抑制Wnt信號通路的作用[20]。近年來，研究證實SFRP5/Wnt信號通路在許多疾病中發揮重要作用。糖原合成酶激酶(GSK)通過經典和非經典Wnt通路激活信號轉導子和轉錄激活子5(STAT5)磷酸化，從而刺激SFRP5基因表達，調節脂肪形成過程，與肥胖的發生有關[21]。體外實驗也表明，在胰島素水平升高時SFRP5水平會明顯降低。然而，降糖藥物治療后SFRP5表達上調。因此，SFRP5/Wnt信號通路可能參與了糖尿病的發生[22]。此外，SFRP5/Wnt5a介導的非經典通路與許多炎癥相關疾病的發病機制有關。SFRP5與無翅型鼠乳腺腫瘤病毒整合位點家族5a(Wnt5a)的結合，抑制Wnt信號通路下游JNK的激活，隨后促炎性細胞因子的產生減少，促凋亡作用減弱[23]。Wnt5a蛋白在多種炎性疾病中起關鍵作用，如敗血癥病人的Wnt5a水平與健康對照相比明顯增加，并且與白細胞計數呈正相關，病人康復后，Wnt5a水平會發生明顯下降。又如牙周炎的發生與Wnt5a的高表達水平和SFRP5的低表達水平相關[24]。因此，SFRP5通過Wnt信號通路對Wnt5a的拮抗作用，調節炎癥和代謝功能障礙[25]。另外，SFRP5可阻止ROS生成，下調促凋亡蛋白Bax表達，對抗氧化應激導致的細胞凋亡。

3 SFRP5及Wnt/JNK信號通路與I/R的關系

越來越多的證據表明，SFRP5參與了缺血性心血管疾病的發展。先前已經有研究證明，冠心病病人的循環Wnt5a水平較高，循環SFRP5水平較低，血漿Wnt5a/SFRP5比率較高。并且循環中的Wnt5a水平與鈣化的冠狀動脈斑塊和新發的冠狀動脈鈣化呈正相關[15]。也有研究表明，SFRP5通過Wnt5a/JNK信號通路增加內皮一氧化氮(NO)的產生來發揮其血管舒張功能[26]。這些證據都表明SFRP5在人類動脈粥樣硬化中起到重要作用。最近有研究發現，對WT小鼠進行缺血/再灌注后，與假手術組相比，其SFRP5表達水平下降，Wnt5a陽性細胞明顯增加。對敲除SFRP5的WT小鼠進行缺血/再灌注，敲除SFRP5小鼠在心肌缺血再灌注損傷后表現出心肌梗死面積增大、心肌細胞凋亡加重和心臟功能減弱，并且敲除SFRP5小鼠的心肌缺血性損傷具有更強的Wnt5a陽性巨噬細胞浸潤和JNK的活化以及更多的炎癥細胞因子和趨化因子的表達。這些結果表明，SFRP5可能通過非經典Wnt5a/JNK信號通路來拮抗心肌缺血再灌注損傷后心臟的炎癥反應，從而在心肌缺血再灌注損傷中發揮保護作用[27]。另外，也有研究表明，在心肌缺血再灌注損傷過程中血清SFRP5水平與心肌肌鈣蛋白和C反應蛋白表達水平呈負相關[28]。這些證據均表明，SFRP5可以通過非經典Wnt5a/JNK信號通路抑制炎癥反應，減輕心肌細胞的凋亡，起到心肌保護的作用。

SFRP5及其所拮抗的Wnt信號通路在心血管疾病形成方面發揮的作用越來越受到人們的關注，深入研究其病理生理機制，可為尋找新的作用靶點和臨床治療提供新思路。七氟醚的心肌保護作用途徑涉及多個方面。然而，七氟醚減輕缺血再灌注損傷的作用機制是否與SFRP5及Wnt信號通路有關尚不清楚，有待于未來的進一步研究，這對明確七氟醚作用機制以及更好地應用于臨床治療缺血性心臟病具有重要意義。