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腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體在心力衰竭中的研究進(jìn)展

2025-05-28 00:00:00劉蕊劉永銘
心血管病學(xué)進(jìn)展 2025年4期
關(guān)鍵詞:信號

Tumor Necrosis Factor-Related Apoptosis-Inducing Ligand in Heart Failure

LIU Rui1,LIU Yongming2

(1.The First Clinical MedicalCoegeofLanzhou UniversityLanzhou 730o3o,Gansu,China;2.Geriatric Cardiovascular Department,TheFirstHospitalof Lanzhou UniversityGansuProvincial ClinicalResearch Centerfor GeriatricDiseases, Lanzhou ,Gansu,China)

【Abstract】Heartfailure,aglobal publichealthconcern,hasacomplexandmultifariouscause.Atpresent,therearefewclinical treatmentsavalable.Themorcosisfctorsupefamil’stumorrosisfctor-elatedapoptosis-nducinglgand(TAIL)sdraw extensiveateioirthrafoisilteleiveldueotosisiellsoghptcntRetsus havedemonstratedtatotolyeetstorctstllaporntlogicalolsinrocesslatedtoartfure, includingmyocardalcelldeathandcadiacremodeling.TisevidelvesintotesignaligpathwaymediatedyRAILtemchasmsf itsactionnthoccureneanddevelopmentofhartfure,andexplorestepotentialvalueofAILanditseeptosinthclinical diagnosis and treatment of heart failure,providing new treatments for heart failure patients.

【Keywords】 Heart failure;Tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand;Apoptosis

心力衰竭(heartfailure,HF)是一種由于心臟的泵血能力下降引起肺循環(huán)和/或體循環(huán)出現(xiàn)淤血、器官/組織的血液供應(yīng)減少,無法滿足機(jī)體新陳代謝需要的臨床綜合征[1]。HF 影響著全球數(shù)百萬人,其居高不下的死亡率給全球公共衛(wèi)生系統(tǒng)造成了巨大負(fù)擔(dān)[2]腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(tumornecrosisfactor-related apoptosis-inducing ligand,TRAIL),是屬于腫瘤壞死因子(tumornecrosisfactor,TNF)超家族的細(xì)胞因子,最初因?yàn)樗軌蛲ㄟ^與死亡受體(deathreceptor,DR)4和DR5結(jié)合誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞調(diào)亡,對正常細(xì)胞無凋亡效應(yīng)而被發(fā)現(xiàn)[3]。目前,TRAIL是抗癌靶向治療的研究熱點(diǎn)[4]。與大多數(shù)TNF超家族細(xì)胞因子相似,TRAIL介導(dǎo)的信號通路具有多效性,除了誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡外,TRAIL還能引起壞死性凋亡[5],促進(jìn)正常細(xì)胞分化、增殖和血管生成[-8]。近年來的研究表明,TRAIL不僅發(fā)揮抗腫瘤作用,還在HF的病理過程中發(fā)揮著重要作用,然而其作用機(jī)制尚未完全闡明,需要進(jìn)一步深入研究。本文綜述了TRAIL介導(dǎo)的信號通路及其在HF中的作用機(jī)制,探討TRAIL及其受體用于HF臨床診治的潛在價(jià)值,以期為HF提供新的治療途徑。

1TRAIL介導(dǎo)的信號通路

TRAIL在人體內(nèi)以兩種形式存在:一種是在各種類型細(xì)胞中表達(dá)的跨膜蛋白,另一種是由膜結(jié)合的

TRAIL裂解形成可溶性配體[9]。這兩種形式均需與TRAIL受體結(jié)合來發(fā)揮其生物學(xué)功能,其受體包括DR4和DR5、誘騙受體(decoyreceptor,DcR)1和DcR2及可溶性受體護(hù)骨因子(osteoprotegerin,OPG)。TRAIL與其DR4/DR5結(jié)合后,觸發(fā)啟動(dòng)Fas相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域蛋白(Fas-associated protein with death domain,F(xiàn)ADD),通過募集胱天蛋白酶(caspase) 8/10 前體,從而形成死亡誘導(dǎo)復(fù)合物。活化的caspase-8/10通過非線粒體依賴型(外源性)途徑或線粒體依賴型(內(nèi)源性)途徑傳遞細(xì)胞凋亡的信號,前者經(jīng)caspase-8/10活化后通過瀑布式水解反應(yīng)激活caspase-3、6和7誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,后者經(jīng)caspase-8/10活化后形成截短型BH3相互作用結(jié)構(gòu)域死亡激動(dòng)劑(truncatedBH3interacting-domaindeathagonist,tBID)作用于線粒體,隨之釋放細(xì)胞色素c,最終形成細(xì)胞凋亡體引發(fā)細(xì)胞凋亡[10]。二者間也存在相互作用,外源性凋亡途徑中活化的caspase-8觸發(fā)tBID的形成,作用于線粒體,誘導(dǎo)內(nèi)源性細(xì)胞凋亡[\"]。此外,TRAIL還能激活非經(jīng)典凋亡信號傳導(dǎo)通路,如核因子 κB 信號通路通過募集FADD和激活caspase8啟動(dòng)細(xì)胞凋亡[12]

與之相反,TRAIL與DR結(jié)合后可激活促存活途徑,通過胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellularsignal-regulatedkinase,ERK)、Akt和核因子 κB 介導(dǎo)信號通路實(shí)現(xiàn),產(chǎn)生抗凋亡效應(yīng)[13]。此外,DcR1、DcR2 和可溶性受體OPG可競爭TRAIL與DR的結(jié)合,使正常組織細(xì)胞避免TRAIL的殺傷作用[12]。膜結(jié)合的DR4和DR5可被蛋白酶切割,釋放缺乏細(xì)胞內(nèi)死亡結(jié)構(gòu)域的細(xì)胞外部分,抑制 TRAIL 相關(guān)調(diào)亡信號的傳導(dǎo)[14]這些發(fā)現(xiàn)表明TRAIL及其受體通過介導(dǎo)不同的信號通路發(fā)揮著誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和抗凋亡的雙重作用,并且受到細(xì)胞內(nèi)信號蛋白(如caspase-8)水平和受體表達(dá)水平的影響[13,15]

2 TRAIL在HF中的作用機(jī)制

2.1 心肌細(xì)胞死亡

心臟由許多類型的細(xì)胞組成,其中心肌細(xì)胞占心臟細(xì)胞的大部分( 30%~40% )[16]。心肌細(xì)胞無再生能力,其死亡是HF進(jìn)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,大多數(shù)心肌細(xì)胞死亡通過調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡途徑實(shí)現(xiàn),除細(xì)胞凋亡和壞死性凋亡外,還包括自噬、細(xì)胞焦亡和鐵死亡等形式,細(xì)胞凋亡是最主要的死亡形式[17]。TRAIL及其受體(DR4、DR5、DcR1、DcR2)在人心肌細(xì)胞中高度表達(dá),并對心肌細(xì)胞發(fā)揮雙重作用,既可促進(jìn)細(xì)胞凋亡,也能發(fā)揮保護(hù)作用[18]

TRAIL對心肌細(xì)胞的促凋亡作用通過上述內(nèi)源性或外源性傳導(dǎo)途徑實(shí)現(xiàn)(機(jī)制見圖1),尤其是當(dāng)心肌細(xì)胞受到遺傳突變、藥物誘導(dǎo)(如阿霉素)或其他病理刺激時(shí)誘發(fā)[18]。研究[19]發(fā)現(xiàn),阿霉素及其他相關(guān)的蒽環(huán)類藥物可顯著提高DR4/DR5的表達(dá),從而增強(qiáng)TRAIL誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡,加劇心臟毒性。2型糖尿病合并HF患者的細(xì)胞凋亡增加,其機(jī)制為DR和線粒體依賴型信號通路的傳導(dǎo)蛋白被過度激活,同時(shí),由于高血糖和胰島素抵抗?fàn)顟B(tài),導(dǎo)致晚期糖基化終末產(chǎn)物的形成增加,活性氧的生成和氧化應(yīng)激的產(chǎn)生增加,觸發(fā)細(xì)胞色素c從線粒體釋放到細(xì)胞質(zhì)中,從而促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡[20]。心肌炎是由病毒、細(xì)菌、自身免疫等多種原因引起的心肌炎癥,在炎癥加劇導(dǎo)致HF的過程中,外源性途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡起重要作用[21]TRAIL在炎癥反應(yīng)和免疫系統(tǒng)中扮演重要角色,大多數(shù)免疫細(xì)胞群表達(dá)DR4/DR5[13],但目前,關(guān)于TRAIL在心臟中調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的研究仍然缺乏。

除細(xì)胞凋亡外,TRAIL還能調(diào)控其他調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡形式導(dǎo)致心肌細(xì)胞死亡,例如,TRAIL可通過激活受體相互作用蛋白激酶誘導(dǎo)壞死性凋亡[22](機(jī)制見圖1)。在HF的各個(gè)階段,不同形式的調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡之間存在共同通路和相互作用,獨(dú)立或協(xié)同導(dǎo)致心肌細(xì)胞死亡,推動(dòng)HF發(fā)生發(fā)展[17]

盡管TRAIL對心肌細(xì)胞存在促凋亡和壞死性凋亡作用,但在HF等病理?xiàng)l件下,TRAIL也發(fā)揮保護(hù)作用。在體外實(shí)驗(yàn)中,給予心肌細(xì)胞TRAIL或小分子DR5激動(dòng)劑后,通過激活EGFR-ERK1/2-GATA4信號通路,誘導(dǎo)適應(yīng)性、可逆性的心肌細(xì)胞肥大,抑制心肌損傷后纖維化,有利于改善心臟功能[12,23](機(jī)制見圖1)。此外,OPG增多也可能導(dǎo)致心肌細(xì)胞肥大,但關(guān)于OPG的研究目前多集中在RANK-RANKL-OPG信號通路上[24],OPG促心肌肥大作用是否依賴于TRAIL信號通路尚不明確。

在心肌細(xì)胞中,TRAIL與DR結(jié)合后主要介導(dǎo)以下信號通路:(1)TRAIL通過非線粒體依賴型(外源性)途徑或線粒體依賴型(內(nèi)源性)途徑實(shí)現(xiàn)對心肌細(xì)胞的促凋亡作用[\"],外源性凋亡途徑還可通過caspase-8誘導(dǎo)內(nèi)源性細(xì)胞凋亡[];(2)TRAIL通過激活RIPK1/RIPK3-MLKL信號通路誘導(dǎo)壞死性調(diào)亡[22],并和細(xì)胞凋亡獨(dú)立或協(xié)同導(dǎo)致心肌細(xì)胞死亡[17];(3)TRAIL 通過 EGFR-ERK-GATA4 信號通路誘導(dǎo)心肌細(xì)胞肥大[12]

圖1TRAIL及其受體在心肌細(xì)胞中的信號通路

注:DISC,死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合物;pro-caspase- 8/10 ,胱天蛋白酶 8/10 前體;Cytc,細(xì)胞色素c;RIPK1/RIPK3,受體相互作用蛋白激酶 ,磷酸化;MLKL,混合譜系激酶結(jié)構(gòu)域樣蛋白質(zhì);HB-EGF,肝素結(jié)合表皮生長因子;EGFR,表皮生長因子受體;GATA4,GATA4基因。

2.2心室重塑

心肌細(xì)胞的死亡引起心室重塑,包括心室壁增厚、心室腔擴(kuò)大和心肌纖維化等不可逆性改變,進(jìn)一步加重 。心臟成纖維細(xì)胞的激活與心肌纖維化密切相關(guān),成纖維細(xì)胞表達(dá)DR5,表明TRAIL信號傳導(dǎo)通路存在調(diào)節(jié)心臟成纖維細(xì)胞,影響心室重塑的潛在作用。激活TRAIL介導(dǎo)的信號通路不會(huì)誘導(dǎo)幼稚成纖維細(xì)胞凋亡,而是經(jīng)由ERK1/2信號通路的激活推動(dòng)成纖維細(xì)胞增殖,從而增強(qiáng)早期纖維化反應(yīng),促進(jìn)早期心肌纖維化的發(fā)生[15](機(jī)制見圖2)。

然而,當(dāng)成纖維細(xì)胞被轉(zhuǎn)化生長因子 β 誘導(dǎo)分化為肌成纖維細(xì)胞時(shí),DR5的表達(dá)水平顯著升高,DR5誘導(dǎo)caspase-3活化引發(fā)肌成纖維細(xì)胞凋亡。TRAIL導(dǎo)致新生成纖維細(xì)胞增殖,并在其分化為肌成纖維細(xì)胞時(shí)激活啟動(dòng)促凋亡通路,從而抑制心肌纖維化(機(jī)制見圖2)。這種抑制心室重塑的機(jī)制在慢性異丙腎上腺素輸注的小鼠模型中得到了驗(yàn)證[15],該研究發(fā)現(xiàn),DR5基因敲除小鼠在接受異丙腎上腺素處理后,其心肌纖維化程度明顯增強(qiáng),DR5表達(dá)缺失小鼠的心肌纖維化加重程度與心臟收縮功能的進(jìn)一步下降密切相關(guān)。因此,DR5增強(qiáng)早期心肌纖維化,但抑制晚期心肌纖維化。成纖維細(xì)胞上DR5的表達(dá)在防止心臟過度纖維化及減緩心臟重塑中起著重要作用,可能是治療HF的新治療靶點(diǎn)。

圖2TRAIL及其受體在心肌纖維化中的作用機(jī)制
注:DISC,死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合物;TGF-β,轉(zhuǎn)化生長因子β。

TRAIL及其受體在HF的病理生理過程中既與心肌細(xì)胞死亡密切相關(guān),又參與調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞增殖和肌成纖維細(xì)胞凋亡,參與心室重塑中心肌纖維化的過程。目前,TRAIL及其受體在心血管疾病中對免疫細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞作用的研究主要集中在動(dòng)脈粥樣硬化性疾病中[24,26],在 HF 中的作用機(jī)制需進(jìn)一步研究。此外,TRAIL及其受體在HF中的研究主要集中在單一類型的HF(如心肌梗死后HF),需要更進(jìn)一步的研究闡明TRAIL及其受體在不同病因和不同類型HF中表達(dá)水平和作用機(jī)制的差異。

TRAIL在心肌纖維化中的作用通過兩條信號通路實(shí)現(xiàn)[15]:(1)TRAIL激活ERK介導(dǎo)的信號通路導(dǎo)致成纖維細(xì)胞增殖,促進(jìn)心肌纖維化;(2)TRAIL在成纖維細(xì)胞分化為肌成纖維細(xì)胞時(shí)激活啟動(dòng)促凋亡通路,從而抑制心肌纖維化。

3TRAIL及其受體在HF的臨床診治價(jià)值

TRAIL及其受體已被多項(xiàng)研究證實(shí)與吸煙、冠狀動(dòng)脈疾病和糖尿病等心血管危險(xiǎn)因素有關(guān)[18.27],可以作為預(yù)測HF發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)及嚴(yán)重程度和死亡率的生物標(biāo)志物[28-30]。臨床研究[18]發(fā)現(xiàn),可溶性DR5和OPG是與HF發(fā)生率相關(guān)的蛋白質(zhì),且循環(huán)DR5高水平與心臟收縮功能惡化相關(guān)。低水平的血清TRAIL與HF患者的再住院率和全因死亡率顯著相關(guān)。射血分?jǐn)?shù)保留的HF患者血清TRAIL水平與不良預(yù)后呈負(fù)相關(guān),而與血清DR5水平呈正相關(guān),射血分?jǐn)?shù)降低的HF患者較低的TRAIL水平也與死亡風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)[31]。另一項(xiàng)研究[32]表明,在HF伴肺動(dòng)脈高壓患者中,較高水平的TRAIL及其受體與不良預(yù)后相關(guān)。此外,OPG水平升高和TRAIL水平降低與心肌梗死后HF發(fā)生密切相關(guān)[18,26],因此,OPG/TRAIL比率可能是HF發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的重要指標(biāo)。這些研究表明,TRAIL、DR5或OPG可能是預(yù)測HF進(jìn)展并有助于進(jìn)行早期干預(yù)的標(biāo)志物,研究結(jié)果的不一致性表明需要更大規(guī)模的研究來證實(shí)TRAIL及其受體作為HF嚴(yán)重程度及預(yù)后生物標(biāo)志物的價(jià)值。

TRAIL及其受體在HF治療中的研究十分有限,TRAIL介導(dǎo)的信號通路對心臟的作用尚未完全闡明。如前所述,可溶性TRAIL或小分子DR5激動(dòng)劑以ERK1/2依賴性方式促進(jìn)心肌細(xì)胞肥大改善心功能[23],OPG促進(jìn)心肌細(xì)胞肥大及調(diào)節(jié)心臟纖維化蛋白的作用是否依賴TRAIL信號通路仍需進(jìn)一步研究[26]。此外,重組可溶性TRAIL或腺相關(guān)病毒-TRAIL表達(dá)病毒載體應(yīng)用可以減少糖尿病心肌病的心臟纖維化和心肌細(xì)胞凋亡[29]。這些發(fā)現(xiàn)表明,TRAIL信號通路可能會(huì)調(diào)節(jié)心臟的結(jié)構(gòu)以適應(yīng)生理或病理變化。與之相反,一些研究[33-34]中發(fā)現(xiàn)TRAIL也存在對心臟的有害作用,在臨床前嚙齒動(dòng)物研究中發(fā)現(xiàn),沉默DR5或使用可溶性DR5阻斷TRAIL介導(dǎo)的信號通路,可減少心肌細(xì)胞損傷和死亡并減輕炎癥反應(yīng),起到保護(hù)心臟作用。因此,阻斷TRAIL信號通路可能是一種潛在的HF治療方法。盡管TRAIL及其受體與HF發(fā)病率及不良預(yù)后顯示出相關(guān)性,但仍需進(jìn)一步研究其確切的作用機(jī)制,明確激活或抑制TRAIL及其受體介導(dǎo)的信號通路在治療HF中是否有益,評估靶向治療策略的安全性和有效性。

4總結(jié)與展望

TRAIL在HF相關(guān)的病理生理過程中發(fā)揮著重要作用,既能誘導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡或壞死性凋亡,又存在抗凋亡的保護(hù)性作用并減緩心室重塑的過程。HF患者的TRAIL及其受體水平發(fā)生改變,TRAIL、DR5和OPG是HF的重要標(biāo)志物,但研究結(jié)果往往存在矛盾,一部分顯示其表達(dá)水平與HF預(yù)后呈正相關(guān),另一部分呈負(fù)相關(guān)或不相關(guān)。目前針對TRAIL在治療HF中的研究仍處于初步階段,TRAIL對于HF患者是否有保護(hù)作用尚不完全清楚,大多數(shù)TRAIL研究的樣本量有限,且多集中在單個(gè)受體,因此需要進(jìn)一步明確TRAIL及其不同受體介導(dǎo)的信號通路在HF中的作用機(jī)制,深入探討其在不同類型HF中作用的差異,進(jìn)一步確定TRAIL的確切作用及其潛在的治療靶點(diǎn)。同時(shí),靶向TRAIL及其受體的治療與其他HF治療策略的聯(lián)合應(yīng)用,有望改善HF患者的預(yù)后。綜上所述,TRAIL在HF的臨床診治中前景廣闊,需要更多、更大規(guī)模的臨床研究深入探討TRAIL及其受體在HF中的作用機(jī)制和臨床診治價(jià)值,以期為HF提供新的治療途徑。

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