郭 欣 劉明潔

（內(nèi)蒙古民族大學(xué)，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

1 心肌肥厚（Myocardial hypertrophy，MH）

1.1 心肌肥厚的含義

作為心血管系統(tǒng)疾病的獨(dú)立影響因素，心肌肥厚是心臟在長期壓力超負(fù)荷等情況下產(chǎn)生的適應(yīng)性代償反應(yīng)。心肌肥厚主要分為生理性心肌肥厚和病理性心肌肥厚。生理性心肌肥厚是由于妊娠和過量的體育鍛煉造成的，但這種損傷往往是可以逆轉(zhuǎn)的，而病理性心肌肥厚絕大多數(shù)較為嚴(yán)重，是不可逆的。心肌肥厚癥狀早期往往伴隨著心肌細(xì)胞數(shù)量增多、體積增大，心肌細(xì)胞纖維化等現(xiàn)象[1]，長此以往的維持這種壓力超負(fù)荷的狀態(tài)就會造成病理性心肌肥厚，這種癥狀會進(jìn)一步導(dǎo)致心律失常，心力衰竭乃至心源性猝死的發(fā)生從而威脅人體健康[2-3]。

1.2 病理性心肌肥厚模型的建立方法

病理性心肌肥厚模型的建立有許多方法。第一種是物理損傷法，即通過外界刺激及環(huán)境的改變制備動物心肌肥厚模型，常用的方法為通過規(guī)律的大量的運(yùn)動模擬疾病，但是這種制備方式需要的時(shí)間長，并且難以區(qū)分這種損傷為生理性還是病理性的，所以現(xiàn)在的研究中通常不予采用。第二種為壓力超負(fù)荷法，即通過微創(chuàng)手術(shù)來制造模型，常用的方法有主動脈弓縮窄法（TAC）、腹主動脈縮窄法等。這種方法成功率高，但要注意術(shù)后的感染等情況。第三種為化學(xué)誘導(dǎo)法，即用藥物通過體內(nèi)代謝來誘導(dǎo)疾病的發(fā)生，常用的藥物有異丙腎上腺素等。后兩種方法都在近些年的實(shí)驗(yàn)中所使用[4]。

2 細(xì)胞自噬(Autophagy)

2.1 自噬的發(fā)展史

1962年，美國科學(xué)家Ashford和Porter在觀察肝臟細(xì)胞時(shí)首次發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)存在“Self-eating(自食)”的現(xiàn)象。在一年后的溶酶體國際會議上，比利時(shí)著名生物化學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)家克里斯汀·德·迪夫提出了細(xì)胞自噬這一名詞，并因發(fā)現(xiàn)了溶酶體這一新的細(xì)胞器而獲得了1974年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。1999年，Beth Levine實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)自噬的關(guān)鍵基因beclin1/atg6能夠抑制腫瘤，這個(gè)發(fā)現(xiàn)首次將自噬與人類疾病聯(lián)系在一起。2016年，因在“細(xì)胞自噬機(jī)制”方面的發(fā)現(xiàn)，日本的大隅良典榮獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎[5-6]。

2.2 自噬的作用機(jī)制

細(xì)胞自噬是機(jī)體利用溶酶體降解自身產(chǎn)生的有害物質(zhì)并維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的自我清潔修護(hù)過程[2]，自噬作為細(xì)胞生存的機(jī)制，可以消除有毒物質(zhì)和損壞錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)、細(xì)胞器（如線粒體、核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)），并在機(jī)體營養(yǎng)不良，組織缺氧和循環(huán)障礙等情況下能夠利用這些物質(zhì)降解后釋放的產(chǎn)物，例如氨基酸、核苷酸、脂肪酸，能量和其他小分子物質(zhì)來維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定[7-8]。自噬過程主要分為自噬誘導(dǎo)、自噬體形成、自噬溶酶體形成、內(nèi)容物降解四個(gè)階段[9]。在此過程中自噬根據(jù)對體內(nèi)的物質(zhì)消除及轉(zhuǎn)運(yùn)方式的不同，往往又將細(xì)胞自噬過程分為三類，即宏自噬(macroautophagy)、微自噬(microautophagy)和分子伴侶介導(dǎo)的自噬 (chaperone-mediate autophagy，CMA)。宏自噬是指具有雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬體對胞內(nèi)的代謝廢物進(jìn)行包裹形成自噬小泡，自噬小泡與溶酶體結(jié)合形成自噬溶酶體，自噬溶酶體隨后在水解酶等作用下降解這些代謝廢物的過程。微自噬不含有雙層膜結(jié)構(gòu)，而是直接通過溶酶體凹陷來包裹部分胞質(zhì)從而降解代謝廢物的過程。分子伴侶介導(dǎo)的自噬是將代謝廢物折疊直接導(dǎo)入溶酶體，其特點(diǎn)在于它具有選擇性。我們廣義上常說的自噬常為宏自噬[5-6，8]。

2.3 細(xì)胞自噬與人類疾病

細(xì)胞自噬是把雙刃劍，適當(dāng)程度的細(xì)胞自噬有助于機(jī)體消除新陳代謝過程中產(chǎn)生的毒物和廢物，是一種有益于機(jī)體維持正常生理狀態(tài)的代謝反應(yīng)，但是當(dāng)某些病理性因素造成機(jī)體循環(huán)代謝紊亂，產(chǎn)生過高或者過低水平的細(xì)胞自噬都是一種病理狀態(tài)，這種異常失衡的自噬水平可對機(jī)體的各種細(xì)胞，各個(gè)器官及各項(xiàng)代謝造成消極影響。根據(jù)現(xiàn)在的許多研究表明，自噬在真核生物體生長發(fā)育，細(xì)胞分化和環(huán)境應(yīng)答等方面具有重要意義[10]。同時(shí)，它與腫瘤癌癥[11]、心血管系統(tǒng)疾病[12]、神經(jīng)性退行性病變[13]，病毒感染和炎癥等多種疾病相關(guān)。

3 自噬在病理性心肌肥厚中的作用

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用異丙腎上腺素對H9C2細(xì)胞造肥厚模型后，通過檢測可以發(fā)現(xiàn)自噬在心肌肥厚發(fā)展過程中呈現(xiàn)時(shí)序性變化特點(diǎn)，即在疾病的早期自噬呈現(xiàn)被抑制的狀態(tài)，而后期自噬表現(xiàn)為過度激活狀態(tài)[14]。

通過熱休克蛋白279(Hsp27)高表達(dá)來建立小鼠病理性心肌肥厚模型，發(fā)現(xiàn)LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值明顯增高，自噬底物蛋白p62表達(dá)顯著下降，p62是一種泛素結(jié)合蛋白，它與自噬活性成反比，可間接反映自噬活性。所以p62表達(dá)下降證明細(xì)胞自噬水平異常升高[15]，這種現(xiàn)象導(dǎo)致線粒體的異常降解，能量代謝紊亂，隨后通過自噬抑制劑渥曼青霉素(wortmannin，WM)的干預(yù)后，與模型組相比肥厚癥狀得到緩解并調(diào)節(jié)自噬于正常水平[16]。另一項(xiàng)研究中由異丙腎上腺素誘導(dǎo)心肌肥厚模型后發(fā)現(xiàn)心肌細(xì)胞體積增大的同時(shí)p62表達(dá)下降、becline-1和LC3-Ⅱ蛋白表達(dá)增加，在鈣敏感受體后自噬水平下降，心肌肥厚癥狀得到緩解。這些實(shí)驗(yàn)證明部分病理性心肌肥厚發(fā)生的同時(shí)伴有自噬水平的增高[17]。由此可見自噬水平過高會導(dǎo)致心肌肥厚的發(fā)生。

又有研究通過主動脈弓縮窄法建立心肌肥厚模型后，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞自噬標(biāo)志物L(fēng)C3Ⅱ/LC3Ⅰ等表達(dá)減少，mTOR通路被激活，自噬水平顯著降低，通過對PKD基因進(jìn)行敲除后抑制了這種壓力負(fù)荷誘導(dǎo)的心肌肥厚，并發(fā)現(xiàn)自噬水平顯著提高，由此可見自噬水平過低也會導(dǎo)致心肌肥厚的發(fā)生[3]。

綜上所述，自噬對心肌肥厚的作用并不是絕對的，具有雙向調(diào)節(jié)作用，無論是自噬水平過低或過高都會導(dǎo)致心肌肥厚的發(fā)生，這都是一種自噬水平的失衡。在自噬水平失衡代謝紊亂的狀態(tài)下，自噬體與溶酶體無法結(jié)合形成自噬溶酶體化合物，從而對包裹的細(xì)胞質(zhì)無法降解，機(jī)體進(jìn)而將自噬體排出細(xì)胞外從而引發(fā)炎癥，溶酶體進(jìn)行自我消化作用將激活的酶類釋放入細(xì)胞質(zhì)，干擾了自體消化，使細(xì)胞的自我調(diào)控功能失效，從而引發(fā)并促進(jìn)此類疾病的發(fā)生[18]。

4 藥物對病理性心肌肥厚自噬的作用及機(jī)制

在此時(shí)序性變化的基礎(chǔ)之上，藥物研究常圍繞以下兩個(gè)心肌肥厚模型進(jìn)行研究，即自噬抑制型心肌肥厚模型與自噬過度激活型心肌肥厚模型。

4.1 自噬抑制型心肌肥厚模型的藥物研究

針對自噬抑制型心肌肥厚模型的藥物研究，主要是運(yùn)用藥物對過低的自噬水平進(jìn)行干預(yù)。自噬水平過低會導(dǎo)致機(jī)體無法及時(shí)有效的清除機(jī)體中的廢物與毒物，從而氧化產(chǎn)能等代謝過程受阻，進(jìn)而形成惡性循環(huán)，所以將細(xì)胞自噬水平調(diào)節(jié)或干預(yù)至正常水平就能有效緩解疾病的癥狀并且避免疾病進(jìn)一步的發(fā)展。

4.1.1 中成藥 中成藥腦心通（NXT）是一種傳統(tǒng)的益氣活血，化瘀通絡(luò)的中成藥，它除了可以通過抑制mTOR通路來達(dá)到激活自噬的作用外，還能夠增加過氧化物酶體增殖劑激活受體（peroxisome proliferators-activated receptors，PPARs）的表達(dá)從而進(jìn)一步加強(qiáng)了有益的細(xì)胞自噬。通過這些調(diào)節(jié)大大增強(qiáng)了細(xì)胞自噬能力和代謝能力，從而很好的阻礙了由自噬水平過低所導(dǎo)致的心肌肥厚的發(fā)生和發(fā)展[19]。

4.1.2 中藥單體 在中藥單體研究方面，通過細(xì)胞水平和動物水平的研究發(fā)現(xiàn)中藥單體葛根素與自噬激動劑雷帕霉素具有相似的作用，兩者在干預(yù)腹主動脈縮窄術(shù)構(gòu)建的大鼠自噬抑制型心肌肥厚模型后，有效緩解了大鼠的心肌肥厚癥狀，提示葛根素對心肌肥厚的治療作用與自噬相關(guān)。葛根素作用于自噬抑制性心肌肥厚模型中可顯著激活一磷酸腺苷活化的蛋白激酶（adenosine monophosphate-activated protein kinase，AMPK）從而抑制哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信號通路由此適宜性的提高細(xì)胞自噬水平于正常范圍內(nèi)，緩解了心肌細(xì)胞肥厚程度[14]。

4.1.3 西藥 雷帕霉素通過MEK/ERK、Beclin-1信號通路來提高被抑制的自噬病理水平，從而達(dá)到對心肌肥厚的治療作用。雷帕霉素是臨床上常用的抗移植排斥反應(yīng)的抗真菌藥物與免疫抑制劑，用它干預(yù)異丙腎上腺素誘導(dǎo)的大鼠心肌肥厚模型。模型組LC3-II/LC3-I表達(dá)比值降低，Beclin-1和Noxa表達(dá)減少，p62、Mcl-1和心肌肥厚標(biāo)志心房鈉尿肽(atrial natriuretic peptide，ANP)和腦鈉肽(Brain Natriuretic Peptide，BNP)表達(dá)增多，提示有自噬減少的心肌肥厚癥狀。在雷帕霉素進(jìn)行干預(yù)后明顯上調(diào)了LC3-II，Beclin-1 and Noxa的表達(dá)，下調(diào)Mcl-1和 p62表達(dá).激活了模型中被抑制的MEK/ERK信號通路從而達(dá)到治療心肌肥厚的目的[20]。

西藥小檗堿是一種常見的異喹啉生物堿，又稱黃連素。具有治療糖尿病腎病[21]，治療阿爾茲海默癥[22]和抗腫瘤[23]等作用。利用主動脈弓縮窄手術(shù)（TAC）構(gòu)建自噬抑制型大鼠心肌肥厚模型，模型組可見心肌細(xì)胞異常肥大并且與心肌肥厚有關(guān)的多種指標(biāo)表達(dá)上升，細(xì)胞自噬相關(guān)指標(biāo)表達(dá)下降。但是在藥物干預(yù)此模型后發(fā)現(xiàn)心肌肥厚癥狀得到改善并且上調(diào)了自噬水平。為了進(jìn)一步驗(yàn)證小檗堿對心肌肥厚這一癥狀的抑制作用是否真與細(xì)胞自噬有關(guān)，在治療組中加入自噬抑制劑三甲基腺嘌呤進(jìn)行干預(yù)后，發(fā)現(xiàn)小檗堿對模型的自噬上調(diào)作用受到抑制，進(jìn)一步證明小檗堿是通過上調(diào)自噬水平來起到緩解心肌肥厚的作用[24]。

4.2 自噬過度激活型心肌肥厚模型的藥物研究

針對自噬過度激活型心肌肥厚模型的藥物研究，主要是運(yùn)用藥物對過高的自噬水平進(jìn)行干預(yù)。當(dāng)自噬過度激活，會造成心肌細(xì)胞程序性死亡[25]。

4.2.1 中成藥 穩(wěn)心顆粒逆轉(zhuǎn)血管緊張素 II（angiotensin II，Ang II）誘導(dǎo)的心肌肥厚就是通過抑制自噬的過度激活而實(shí)現(xiàn)的。心肌肥厚模型組中，mTOR表達(dá)受到過度抑制并且LC3-II過表達(dá)，提示此時(shí)細(xì)胞自噬過度激活；細(xì)胞內(nèi)ATP含量明顯降低導(dǎo)致心肌細(xì)胞發(fā)生壞死及凋亡；ANP和主要組織相容性復(fù)合體 (major histocompatibility complex，MHC)表達(dá)升高提示有心肌肥厚癥狀。穩(wěn)心顆?？烧{(diào)控mTOR水平使其降低至正常狀態(tài)，使細(xì)胞自噬從過度激活狀態(tài)降低至正常。另一項(xiàng)穩(wěn)心顆粒的研究發(fā)現(xiàn)過表達(dá)CaN可以使心肌細(xì)胞自噬水平升高，細(xì)胞凋亡增加。穩(wěn)心顆粒干預(yù)后可使其自噬水平及細(xì)胞凋亡率均降低，而其機(jī)制在一定程度上可能是與CaN-NFAT 信號通路有關(guān)[7，26]。

中藥復(fù)方參附湯由人參和附子兩味藥組成，具有調(diào)節(jié)免疫功能、改善微循環(huán)、緩解心力衰竭和心肌缺血[27]等作用。參附湯血中移行成分主要是人參皂苷和烏頭堿等。參附湯血中移行成分對異丙腎上腺素誘導(dǎo)的大鼠心肌肥厚模型具有抑制作用，保護(hù)心肌細(xì)胞免受損傷，治療組與模型組相比能夠顯著降低自噬相關(guān)基因Atg5、Beclin-1 mRNA及凋亡相關(guān)基因Caspase-3 mRNA的表達(dá)[28]。

4.2.2 中藥單體 麥冬是傳統(tǒng)的中草藥，主要含多糖，皂苷，草苷、生物堿等成分。麥冬皂苷D是麥冬皂苷中的一個(gè)單體成分，具有抗氧化，抗炎癥，抗血栓，抗心肌損傷等作用。在一項(xiàng)研究中通過麥冬皂苷D干預(yù)由Ang-Ⅱ誘導(dǎo)的大鼠自噬過度激活的心肌肥厚模型，發(fā)現(xiàn)麥冬皂苷D能夠明顯降低肥厚與自噬標(biāo)志物BNP，β-MHC和LC3Ⅱ/LC3Ⅰ的比值，緩解心肌肥厚癥狀[29]。

4.2.3 西藥 運(yùn)用他汀類藥物瑞舒伐他汀干預(yù)腹主動脈縮窄誘導(dǎo)的大鼠心肌肥厚模型，通過檢測發(fā)現(xiàn)與模型組相比，治療組能夠顯著減輕心肌細(xì)胞的肥厚現(xiàn)象，說明瑞舒伐他汀可減少壓力超負(fù)荷性心肌肥厚的發(fā)生，通過檢測發(fā)現(xiàn)在模型組中自噬相關(guān)蛋白Beclin-1的表達(dá)水平顯著上升，而藥物干預(yù)后則可顯著降低Beclin-1的表達(dá)水平，所以推測其機(jī)制可能與抑制自噬相關(guān)蛋白Beclin-1的表達(dá)有關(guān)[30]。這里提到的自噬相關(guān)蛋白Beclin-1是哺乳動物參與自噬的特異性基因[31]，它能夠介導(dǎo)其它自噬蛋白定位于吞噬泡，從而調(diào)控哺乳動物自噬體的形成與成熟。許多實(shí)驗(yàn)證實(shí)Beclin-1的表達(dá)與腫瘤的發(fā)生發(fā)展有著密切的關(guān)系[32]。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)對Beclin-1基因進(jìn)行過表達(dá)能增加心肌肥厚的發(fā)生，證實(shí)在心肌肥厚的發(fā)生發(fā)展過程中Beclin-1基因具有關(guān)鍵作用[30]。

5 問題討論與展望

眾所周知，病理性心肌肥厚能夠引發(fā)多種心血管疾病，無論是針對自噬抑制型心肌肥厚模型的藥物，還是自噬過度激活型心肌肥厚模型的藥物，兩者的關(guān)鍵點(diǎn)和目的都是一致的，都旨在將失調(diào)的細(xì)胞自噬水平調(diào)節(jié)至生理代謝所需要的，有益的和正常的自噬水平從而抑制心肌肥厚的發(fā)生和發(fā)展。未來的研究中，我們可以圍繞自噬相關(guān)因子和藥物對心肌肥厚這一癥狀進(jìn)行防治，旨在圍繞這一點(diǎn)找到更多的疾病治療方法，防治疾病的發(fā)生發(fā)展更好的維護(hù)人類的健康。