薄祥薇，楊明明，陳立娟

(1.東南大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，江蘇 南京 210009; 2.東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院 心內(nèi)科，江蘇 南京 210009)

病理性心肌肥厚是指心臟在病理性刺激(壓力或容量負荷增加、瓣膜性心臟病等)下做出的細胞反應(yīng)，可引起心肌細胞沿縱軸方向增大、胚胎基因表達上調(diào)、心肌收縮功能下降，并伴有細胞凋亡和心肌纖維化等不可逆過程，最終可導(dǎo)致心力衰竭[1]。已有研究顯示，錯誤折疊蛋白和受損細胞器的聚集可導(dǎo)致心肌肥厚。泛素蛋白酶體系統(tǒng)(UPS)和自噬是控制蛋白質(zhì)質(zhì)量的兩個最重要的生物機制。E3泛素連接酶是泛素化過程十分重要的酶，絕大部分的三聯(lián)基序(TRIM)蛋白屬于E3連接酶家族，在泛素化過程中發(fā)揮底物識別作用[2]。泛素化過程由E1泛素激活酶、E2泛素綴合酶和E3泛素連接酶協(xié)調(diào)作用完成[3]。人體中存在80多種TRIM蛋白，大多數(shù)具有E3泛素連接酶活性，在細胞中發(fā)揮多種功能，包括細胞內(nèi)信號傳導(dǎo)、發(fā)育、凋亡、蛋白質(zhì)質(zhì)量控制、先天免疫、自噬和致癌等作用。多種細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路參與心肌肥厚的調(diào)節(jié)，并在內(nèi)外各種因素影響下形成一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。在心臟中關(guān)于MuRFs(Muscle Ring Fingers)的研究最早最多[4- 6]，隨著對E3連接酶的認識越來越深，有研究發(fā)現(xiàn)TRIM8、TRIM32、TRIM24、TRIM10、TRIM45也和心肌肥厚的發(fā)生存在相關(guān)性。TRIM家族蛋白和心肌肥厚的相關(guān)性引起了本課題組的興趣。作者就目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的TRIM蛋白水平變化與心肌肥厚的相關(guān)性及其機制作一介紹。

1 TRIM蛋白在心肌肥厚中的作用

1.1 MuRFs

MuRFs屬于E3連接酶家族，含有RBBC結(jié)構(gòu)，但其缺乏B-box 1，僅含有一個B-box 2結(jié)構(gòu)， C端具有COS和ACID結(jié)構(gòu)域，MuRFs之間僅卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域不同[7]。決定MuRF蛋白特異性的結(jié)構(gòu)是位于RING指和B-Box之間的一個特定的MuRF家族域(MFC)[8]。已知MuRF 1、2和3主要在心肌和骨骼肌中特異性表達，它們可以形成同型或異型二聚體，能夠通過降解肌小節(jié)蛋白和調(diào)節(jié)心肌肥厚相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子，影響心臟發(fā)育、心肌收縮力和心肌大小。

MuRF1可抑制心肌肥厚。既往研究表明，MuRF1在體外負調(diào)節(jié)去氧腎上腺素(PE)誘導(dǎo)的心臟肥大[4]，在體內(nèi)減輕壓力超負荷(PO)誘導(dǎo)的心臟肥大[9- 10]。MuRF1可定位于細胞內(nèi)的多個位點：(1) MuRF1可與細胞質(zhì)中微管結(jié)合，而在肌小節(jié)中MuRF1是唯一結(jié)合肌聯(lián)蛋白的MuRF家族成員[11]；(2) MuRF1還定位于心肌細胞的核周區(qū)域，在新生大鼠心肌細胞(NRVM)中，激動劑刺激使MuRF1在核周區(qū)域的免疫染色增加；(3) MuRF1還可體內(nèi)定位于神經(jīng)肌肉接頭下方的質(zhì)膜，從而促進煙堿乙酰膽堿受體轉(zhuǎn)換[12]，在心肌細胞調(diào)節(jié)膜蛋白更新和內(nèi)吞中發(fā)揮功能。以上現(xiàn)象表明，MuRF1可能通過多個途徑抑制心肌肥厚，對心肌細胞結(jié)構(gòu)、基因表達和信號傳導(dǎo)都有廣泛影響。

MuRF1抑制心肌肥厚的具體機制較為復(fù)雜，涉及多條信號通路。在培養(yǎng)的心肌細胞中，MuRF1通過抑制細胞中蛋白激酶C(PKC)介導(dǎo)的信號發(fā)揮抗心肌細胞肥大的作用[13]。一項主動脈束(AB)誘導(dǎo)的小鼠心肌肥厚模型研究顯示，在壓力超負荷的情況下，MuRF1通過下調(diào)鈣調(diào)磷酸酶(CaN)負調(diào)控病理性心肌肥大[14]。另有研究表明，MuRF1可通過抑制氨基末端激酶(JNK)信號來減輕胰島素樣生長因子-1(IGF-1)介導(dǎo)的生理性心臟肥大[15]。此外，心臟中MuRF1的過度表達引起房室壁變薄和心臟功能障礙[9]，提示MuRF1過表達可能會促進心力衰竭。MuRF1限制心肌肥厚的機制對于肥厚型心肌病和心力衰竭的治療可提供思路，然而各信號通路間的連接關(guān)系仍待進一步探索。

MuRF2和MuRF3是另外兩個與MuRF1具有高度同源性的蛋白質(zhì)[6]。MuRF2至少有4種亞型表達，其中27 kDa亞型是心臟特異性的，參與心肌細胞生成和胞內(nèi)信號傳遞的過程。在肥大的心肌細胞中，敲低MuRF2 p50A亞型會使微管修飾復(fù)合物失調(diào)，影響心肌細胞中肌原纖維的生成。在成熟的心臟肌節(jié)中，內(nèi)源性的MuRF2可以與m帶結(jié)合，并轉(zhuǎn)移到細胞核，在從肌節(jié)到細胞核的信號傳遞中發(fā)揮了重要作用[16]。MuRF1和MuRF2兩者關(guān)系密切，它們在功能上有相似之處。MuRF1和MuRF2都通過調(diào)節(jié)正常心臟發(fā)育所必需的E2F轉(zhuǎn)錄因子，參與發(fā)育過程中生理性心肌肥厚的調(diào)節(jié)，同時缺乏這兩種蛋白會導(dǎo)致骨骼肌和心臟肥大的發(fā)展[16]。一項隊列研究顯示，肥厚性心肌病患者中MuRF1和MuRF2罕見變異的患病率均高于對照組，提示MuRF1和MuRF2的罕見突變體與人類肥厚型心肌病有關(guān)[17]。MuRF1和MuRF2的單一改變不會造成嚴(yán)重的病理改變，但同時缺乏或突變會導(dǎo)致骨骼肌和心肌的嚴(yán)重肥大，由此推測MuRF1和MuRF2可能是共同控制肌肉質(zhì)量的。

MuRF1和MuRF3都是微管相關(guān)蛋白，定位于肌節(jié)，在UPS依賴的肌球蛋白的降解中起重要作用[18]。MuRF1和MuRF3與可泛素化降解肌球蛋白重鏈(myosin heavy chain, MHC)結(jié)合，避免MHCβ/slow和MHC Ⅱa的沉積造成的肌病。MuRF1和MuRF3缺失或突變的患者會出現(xiàn)因肌球蛋白聚積和碎片化肉瘤聚集導(dǎo)致的心肌病和骨骼肌病[18]。MuRF1和MuRF3缺失的小鼠出現(xiàn)MHC的異常積累以及骨骼肌和心肌的超微結(jié)構(gòu)異常，肌原纖維斷裂和肌肉功能嚴(yán)重下降，從而導(dǎo)致肌球蛋白儲存性肌病(MSM)和肥厚型心肌病[19]，這兩種疾病都與MYH7基因內(nèi)的突變有關(guān)，該基因編碼MHCβ/slow蛋白。有新的研究發(fā)現(xiàn)，蛋白聚集相關(guān)性肌病(PAM)都是由MuRF1和MuRF3的缺失和突變引起的，這一研究將MuRF1和MuRF3的功能擴大到所有以蛋白質(zhì)在肌肉纖維中積累為特征的肌肉疾病中，包括肌原纖維性肌病(MFM)、肌動蛋白病和MSM等[18]。在缺乏MuRF2和MuRF3的小鼠中也觀察到心臟表現(xiàn)出收縮和舒張功能下降，測量到MHCβ/slow表達增加，可見MuRFs在維持骨骼肌和心肌中蛋白質(zhì)質(zhì)量中具有相似的功能[20]。此外，在缺乏MuRF3的小鼠心臟中發(fā)現(xiàn)4個半LIM結(jié)構(gòu)域蛋白2(FHL2)和γ-纖維蛋白水平異常，F(xiàn)HL2可通過活化T細胞核因子(NFAF)誘導(dǎo)心肌肥大，γ-纖維蛋白可通過細胞外信號調(diào)節(jié)激酶1、2(ERK1、2)，絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路促進心肌肥大。生化分析表明FHL2和γ-纖維蛋白是MuRF3降解的目標(biāo)，MuRF3通過泛素化降解FHL2和γ-纖維蛋白發(fā)揮阻斷心肌肥厚的作用[21]。

MuRF家族除了顯著抵制或負調(diào)控心肌肥厚過程，在代謝和能量轉(zhuǎn)換過程中也發(fā)揮作用。3種MuRFs的代謝物是多種重疊途徑的最終產(chǎn)物。既往的一項代謝組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，小鼠心臟的MuRF1-/-、MuRF2-/-和MuRF3-/-的代謝組發(fā)生了相似的改變，對心臟有益的3種代謝物——?；撬?、肌醇和硬脂酸，在MuRF1-/-、MuRF2-/-和MuRF3-/-心臟中的改變具有顯著性，這3種MuRF蛋白都是調(diào)節(jié)?；撬?、肌醇和硬脂酸所必需的[22]。在一項研究高脂飲食誘導(dǎo)的糖尿病性心肌病的實驗中發(fā)現(xiàn)，患者MuRF2蛋白水平增加約20%，缺乏MuRF2可導(dǎo)致糖尿病性心肌病的加重。有研究顯示，MuRF2和MuRF3都是通過調(diào)節(jié)過氧化物酶體增殖因子激活受體α/γ(PPARα/γ)活性來防止高脂飲食誘導(dǎo)的糖尿病心肌病[23- 24]，由此可進一步表明，MuRF2和MuRF3在能量代謝途徑中也起著重要作用。此外，MuRFs也可能有助于診斷急性心肌梗死(AMI)。有人發(fā)現(xiàn)MuRF3-/-小鼠在AMI后更容易發(fā)生心臟破裂[21]。一項臨床研究發(fā)現(xiàn)，AMI早期MuRF1、MuRF3及另一個不屬于TRIM家族的Rnf207在血漿中水平顯著上升，它們可能是人類AMI的新型且敏感的生物標(biāo)志物。以上研究表明，MuRFs在疾病狀態(tài)期間對心臟代謝具有明顯的保護作用。

1.2 TRIM8(RNF27)

TRIM8的N端為典型的RBBC結(jié)構(gòu)，包含兩個B框，C段不含有任何結(jié)構(gòu)。TRIM8在心肌肥厚和心肌細胞凋亡過程中發(fā)揮作用。有研究發(fā)現(xiàn)，人類擴張型心肌病患者和胸主動脈縮窄術(shù)小鼠心肌中TRIM8的表達上調(diào)[25]。在小鼠模型中分別上調(diào)和敲低TRIM8的表達，發(fā)現(xiàn)TRIM8過表達會加速病理性心肌肥厚過程，缺乏則會阻礙這一過程。為探究其機制，測量了絲裂原活化蛋白激酶信號通路的改變，發(fā)現(xiàn)TRIM8缺失的心肌細胞中P38和JNK1/2信號的激活變遲鈍，轉(zhuǎn)化生長因子β活化激酶1(TAK1)是P38和JNK1/2的上游激活因子，加入TAK1抑制劑可減輕TRIM8誘導(dǎo)的心肌肥厚[25]。以上結(jié)果表明，TRIM8通過激活TAK1-P38/JNK1/2依賴性信號通路加劇壓力超負荷引起的心肌肥厚。另有研究發(fā)現(xiàn)，在高糖高脂(HGHF)誘導(dǎo)的小鼠心肌凋亡過程中，TRIM8能夠通過調(diào)節(jié)核因子E2相關(guān)因子(Nrf2)抗氧化途徑加劇HGHF誘導(dǎo)的小鼠心肌細胞凋亡[26]。在腦和肝臟中也發(fā)現(xiàn)了相同的結(jié)果，TRIM8缺乏可降低炎癥和凋亡，減輕缺血再灌注導(dǎo)致的損傷[27- 28]。TRIM8在其他器官中是否也具有促細胞凋亡作用有待進一步探索。

1.3 TRIM32和TRIM24

TRIM32在心肌肥厚過程中起保護作用。Chen等[29]在實驗中發(fā)現(xiàn)，在AB誘導(dǎo)的心肌肥厚的小鼠心肌中、血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的新生小鼠心肌細胞(NRCMs)中以及心力衰竭的人類心臟中，TRIM32蛋白的含量都下降，表明TRIM32與心力衰竭和心肌肥厚的過程相關(guān)。后續(xù)實驗[30]發(fā)現(xiàn)，在AB誘導(dǎo)的心肌肥厚小鼠中，缺乏TRIM32顯著提升蛋白激酶B(AKT)的激活，過表達TRIM32呈現(xiàn)相反的結(jié)果，加入AKT抑制劑逆轉(zhuǎn)了TRIM32缺陷造成的心臟肥大。由此說明，TRIM32通過抑制AKT依賴的信號通路在AB介導(dǎo)的病理性肥大中起保護作用。

血清反應(yīng)因子(SRF)信號誘導(dǎo)心肌細胞肥大的過程中需要Dysbindin蛋白的參與，TRIM32可通過泛素化降解Dysbindin蛋白，減弱其促肥大作用，而TRIM24是Dysbindin的心臟特異性結(jié)合伴侶，發(fā)揮促心肌肥厚的作用[31]。TRIM24與Dysbindin的結(jié)合可保護Dysbindin免受TRIM32引起的蛋白酶體降解，加強了Dysbindin介導(dǎo)的RhoA-SRF信號激活和促心肌肥大作用?；赥RIM32在心肌肥厚中的保護作用，TRIM32可能成為心肌肥大和心力衰竭治療的新靶點。

值得注意的是，過表達TRIM32導(dǎo)致培養(yǎng)的心肌細胞數(shù)量減少。細胞存活率分析(MTT測定)、原位末端轉(zhuǎn)移酶標(biāo)記技術(shù)(TUNEL分析)和免疫染色均顯示TRIM32可減弱細胞活力、促進細胞凋亡。TRIM32通過激活p53/caspase-3/-7和抑制XIAP信號通路，強烈促進心肌細胞的凋亡[30,32]。TRIM32保護凋亡誘導(dǎo)因子，發(fā)揮促細胞凋亡作用，降低細胞活力，即使抑制了肥大，TRIM32也會由于增加的細胞死亡而促進心力衰竭，因此將TRIM32作為治療心肌肥厚的靶點仍存在風(fēng)險[32]。

1.4 TRIM10

TRIM10是TRIM家族成員最常見的，N端為常規(guī)的RBBC，PRY/SPRY結(jié)構(gòu)域則在C端。TRIM10蛋白的表達上調(diào)可促心肌細胞肥大，并在心肌細胞缺氧損傷中發(fā)揮作用。在原代培養(yǎng)的大鼠乳鼠中，敲低內(nèi)源性的TRIM10表達后，可減輕心肌細胞肥厚程度，抑制與心肌肥厚相關(guān)的ANP、BNP mRNA的表達，同時降低AKT和ERK1/2的磷酸化水平，過表達TRIM10則呈現(xiàn)與敲低TRIM10相反的結(jié)果。由此推測，TRIM10蛋白與心肌細胞肥大具有相關(guān)性，TRIM10蛋白可通過AKT和ERK信號通路調(diào)節(jié)心肌細胞肥大[33]。另一項大鼠乳鼠心肌細胞缺氧/復(fù)氧模型實驗中觀察到，TRIM10還可能通過pJNK/p-P38MAPK途徑介導(dǎo)加重心肌細胞缺氧/復(fù)氧損傷[34]。

1.5 TRIM45

TRIM45除了C端常規(guī)的RBBC結(jié)構(gòu)，N端的FIL為其特有結(jié)構(gòu)。CaN-NFAT是協(xié)調(diào)心臟肥大性反應(yīng)非常重要的一條信號通路[35]。TRIM45可與熱休克家族蛋白DNAJB6以及膜轉(zhuǎn)運家族蛋白SLC25A3發(fā)生相互作用，共同阻斷CaN介導(dǎo)的心肌肥厚。DNAJB6蛋白屬于熱休克蛋白家族，為心肌病的靶向抑制因子，能夠通過與NFATc3相互作用抑制NFAT依賴性熒光素酶的熒光活性[36]。SLC25A3也能強烈抑制NFAT依賴性熒光素酶的熒光活性,SLC25A3基因缺失會導(dǎo)致嚴(yán)重的心肌肥大，并伴有心室擴張和心臟功能下降[37]。TRIM45基因在成人的骨骼肌、腦、胰腺、心臟組織表達,同樣能夠強烈抑制NFAT依賴性熒光素酶熒光活性。這些結(jié)果表明，TRIM45、SLC25A3、DNAJB6都是心肌肥厚抑制因子，3者可能通過形成復(fù)合物來共同抑制心肌肥大[38]。

2 小 結(jié)

心肌肥厚及心力衰竭對人類健康的危害受到越來越多的關(guān)注，迫切需要機制探索以阻斷疾病進展。有研究發(fā)現(xiàn)，錯誤折疊蛋白的產(chǎn)生和堆積是心肌肥厚產(chǎn)生的重要原因，而蛋白質(zhì)質(zhì)量控制的兩個最重要的過程是自噬和泛素化。TRIM蛋白可以作為多種疾病的重要調(diào)節(jié)劑，包括癌癥、炎癥性疾病、傳染病、神經(jīng)精神疾病、染色體異常和發(fā)育性疾病。越來越多的研究證明，TRIM家族在心肌肥厚、心肌細胞凋亡、心衰，甚至是其他器官血管疾病的缺血再灌注損傷中扮演重要角色。若能通過機制研究尋找到抑制心肌肥厚同時不造成心衰的平衡點，有望為心肌肥厚的臨床治療提供嶄新思路。