CTRP9與冠狀動脈粥樣硬化性心臟病關系的研究進展

杜 瑩,鐘軒明,郭麗男,高鳳敏

(1.牡丹江醫(yī)學院;2.牡丹江醫(yī)學院附屬紅旗醫(yī)院心血管內(nèi)科,黑龍江 牡丹江 157011)

CVD目前是全世界最嚴重的致死性疾病,占所有疾病死亡率的近三分之一。動脈粥樣硬化是一種慢性炎癥相關性疾病,目前其已經(jīng)成為CVD的主要病因[1],嚴重的威脅著人們的生命安全。有研究發(fā)現(xiàn)脂肪組織通過釋放脂肪因子的生物活性介質(zhì),不僅調(diào)節(jié)內(nèi)分泌和免疫功能,還參與CVD的生理及病理過程。而作為脂肪因子家族的新成員CTRP9在近年的研究中越來越引人關注,其不僅與肥胖,糖尿病(DM)和高脂血癥等這些冠心病危險因素的調(diào)節(jié)相關,間接的發(fā)揮保護心臟的作用,并且還直接參與抗動脈粥樣硬化反應,改善內(nèi)皮細胞功能,抗血小板聚集,在缺血再灌注損傷中發(fā)揮著保護作用。

1 CTRP9的概述

CTRP是近些年發(fā)現(xiàn)的一種新型脂肪因子,這個新發(fā)現(xiàn)的高度保守的APN旁系同源家族至少包含15個家族成員(CTRP1-CTRP15),并已被證明具有類似于APN的多種功能[2]。大多數(shù)已知成員(CTRP1至10)是由4種不同的域組成,其結構包括N端信號肽,短可變域,膠原結構域和與脂聯(lián)素同源的C端球形結構域[3]。CTRP和APN均屬于C1q/TNF家族,其中CTRP9與APN具有最高的氨基酸同一性,可以與APN形成異源三聚體充當脂肪細胞因子發(fā)揮作用[4]。然而兩者在基因水平上的循環(huán)方式卻不盡相同,與以全長多聚體形式循環(huán)的脂聯(lián)素相反,CTRP9主要在球狀結構域亞型中循環(huán)。通過全長CTRP9蛋白水解切割產(chǎn)生的CTRP9的球狀結構域在其多種形式中是主要的活性同工型[5]。研究表明CTRP9可以通過腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine monophosphate activated protein kinase,AMPK)途徑從而發(fā)揮抗炎以及減少心臟缺血再灌注損傷作用[6]。對于心肌梗死(MI)患者遠期預后來說,CTRP9通過激活蛋白激酶A(PKA)可以減輕不良的心室重塑,同時改善異丙腎上腺素(ISO)誘導的心臟舒縮功能異常,減輕心肌肥厚和纖維化,減緩心室重塑的發(fā)展[7]。CTRP9對心臟的保護還體現(xiàn)在,可以誘導產(chǎn)生內(nèi)皮依賴性血管舒張,減輕血管損傷后新內(nèi)膜的形成[8],另外還在葡萄糖耐受不良和胰島素抵抗的條件下起保護作用[9]。正是這些CTRP9的多機制心臟保護功能,使得CTRP9在冠心病的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用,但是目前對CTRP9的許多機制還尚未完全清楚,通過對CTRP9在CVD中的研究,是我們更深入了解CTRP9的一種有效的方法,并使其成為了目前臨床研究的熱點之一,為后續(xù)的研究提供了新的可能。

2 CTRP9在冠心病中的保護作用

2.1 心肌缺血-再灌注損傷的保護作用Kambara[10]等人在對小鼠的基礎研究中發(fā)現(xiàn),使用了了CTRP9蛋白的心肌細胞可減少低氧/復氧反應引起的細胞凋亡。同時發(fā)現(xiàn)CTRP9水平在心肌缺血再灌注后顯著減低,這可能是由于急性心肌損傷后CTRP9因子表達的降低導致血漿游離脂肪酸水平升高,促進了脂肪組織的氧化應激,從而使血漿CTRP9水平的降低,進而失去了心肌保護功能[10]。在其通路機制的研究中發(fā)現(xiàn),體內(nèi)CTRP9是通過誘導脂聯(lián)素受體1(AdipoR1)來抑制脂多糖(LPS)引起的心肌炎性反應,AMPK抑制劑化合物C(Compound C,CC)和顯性失活突變型AMPK,即腺病毒負顯性AMPK(Ad-DN-AMPK)能明顯抑制AMPK的表達和活性,從而阻礙受CTRP9刺激的心肌細胞中的乙酰輔酶A羧化酶(ACC)磷酸化,進而抑制心肌細胞凋亡,這表明CTRP9通過AdipoR1依賴性途徑促進AMPK信號通路的激活來減少心肌細胞的炎癥反應、抑制心肌細胞凋亡,作為心肌損傷的新型調(diào)節(jié)劑對心肌細胞的存活發(fā)揮有益作用。Kambara[6]的另一研究中發(fā)現(xiàn),與野生小鼠相比,在都進行缺血再灌注實驗后,敲除了CTRP9基因的小鼠梗塞面積明顯增加,出現(xiàn)更嚴重的左心室(LV)收縮和舒張功能障礙以及心臟功能惡化,這首次證明了內(nèi)源性CTRP9的功能是對缺血心肌發(fā)揮保護作用。另有研究表明心肌細胞來源的CTRP9通過與鈣網(wǎng)蛋白結合激活了蛋白激酶 A-cAMP反應元件結合蛋白(PKA-CREB)信號傳導,通過抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激相關的細胞凋亡信號傳導來抵抗心肌細胞凋亡[11]。同時CTRP9可作為一個可促進干細胞存活的心臟因子,其作用是促進脂肪間充質(zhì)干細胞增殖及存活,并通過信號機制方式減輕心肌細胞凋亡,其中包括與N-鈣粘蛋白的結合,激活ERK/基質(zhì)金屬蛋白酶-9和ERK/Nrf2信號及上調(diào)抗氧化蛋白質(zhì)分泌等[12]。所以對于目前的研究來說治療或預防多種心臟疾病,包括減輕缺血再灌注后的心肌損傷都有可能通過補充CTRP9來實現(xiàn)。雖然這些研究僅限于基礎研究水平,目前尚缺乏更多的臨床依據(jù),但這也為其在臨床中的探索打下了堅實的基礎。

2.2 改善內(nèi)皮細胞功能和促進血管舒張CTRP9可以至少部分地通過直接影響內(nèi)皮細胞來增強血管內(nèi)皮再生進而防止新內(nèi)膜增生造成的血管損傷反應[8]。促炎性細胞因子單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)在反應中充當趨化性細胞因子,將單核細胞吸引到動脈粥樣硬化病變中,而腫瘤壞死因子-α(TNF-α)則加速平滑肌細胞的增殖和從動脈介質(zhì)向內(nèi)膜的遷移,并上調(diào)細胞間黏附分子-1(ICAM-1)和血管細胞黏附分子-1(VCAM-1)的表達,從而促進動脈粥樣硬化的發(fā)展和進展[13]。多項研究表明CTRP9的抗炎作用是通過激活內(nèi)皮細胞中的蛋白激酶來抑制由細胞因子引起的白細胞粘附和血管炎癥,而CTRP9顯著降低了TNF-α誘導的核轉錄因子κB(nuclear transcription factor-κB,NF-kB)的激活和MCP-1的轉錄,同時AMPK也可通過抑制NF-κB的激活來減弱炎癥反應,AMPK和NF-κBp65參與巨噬細胞極化,并且均被鑒定為CTRP9的效應分子[14]。在Huang[15]的最新研究表明CTRP9主要通過激活AMPK的磷酸化,抑制雷帕霉素復合物1(mTORC1)活性從而誘導自噬作用以達到抗動脈粥樣硬化特性,抑制mTORC1可減少內(nèi)皮功能障礙、單核細胞粘附和遷移、泡沫細胞形成、巨噬細胞炎癥反應和平滑肌細胞增殖等一系列抗動脈粥樣硬化特性。在Zhang[16]等人的研究中CTRP9通過激活AMPK途徑,抑制巨噬細胞和內(nèi)皮細胞中炎性小體的活性發(fā)揮抗炎作用。綜上我們可以發(fā)現(xiàn),CTRP9在動脈粥樣硬化病變的發(fā)生和進展中扮演了極其重要的角色。CTRP9同時作為一種新型的血管舒張性脂肪細胞因子,可在體外通過AdipoR1/AMPK/一氧化氮(NO)/內(nèi)皮細胞一氧化氮(eNOS)等介導的信號傳導途徑發(fā)揮保護血管作用,CTRP9的血管舒張作用是APN的近3倍,其中eNOS的激活在血管重塑過程中對內(nèi)皮修復的調(diào)節(jié)中起著重要作用[17]。Yusuke[8]等人研究數(shù)據(jù)表明CTRP9對血管平滑肌細胞生長的抑制作用是通過不依賴AMPK的機制介導的,CTRP9可以通過環(huán)磷酸昔依賴機制減弱血小板源性生長因子(PDGF-BB)誘導的血管平滑肌細胞的增殖和趨化活性,抑制PDGF-BB刺激的細胞外信號調(diào)節(jié)激酶磷酸化,減少血管損傷后新生內(nèi)膜形成,預防血管重塑。而APN則是通過激活AMPK抑制血管平滑肌細胞增殖,盡管CTRP9發(fā)揮了與APN重疊的血管保護功能,但這些功能的細胞機制可能不同。還發(fā)現(xiàn)了在體內(nèi)CTRP9與APN也可以進行相互作用[4]。對敲除APN的小鼠施用CTRP9,可以顯著減輕受損動脈中的內(nèi)膜增生[8]。這些研究表明ANP與CTRP9在體內(nèi)發(fā)揮抗血管重塑的作用是密不可分的。越來越多研究表明血清CTRP9水平升高會通過AMPK依賴性機制抑制促炎癥介質(zhì)表達、以及巨噬細胞和平滑肌細胞的增殖[6]。這些發(fā)現(xiàn)表明,CTRP9部分通過AMPK依賴性機制對心血管系統(tǒng)產(chǎn)生有益作用,發(fā)揮舒張血管功能。

2.3 減輕心臟不良重塑在全球缺血性心臟病仍然是發(fā)病率和死亡率的主要原因。盡管改良的再灌注技術提高了急性心肌梗死(AMI)后的患者存活率,但患者出現(xiàn)心力衰竭(HF)和不良心臟重塑的發(fā)生率和患病率均增加了。有研究表明在發(fā)生AMI事件后,在mRNA和蛋白水平上均抑制CTRP9的表達和產(chǎn)生,通過恢復AMI小鼠中血漿CTRP9水平可改善AMI后的存活率并增強左室心臟功能,減輕MI后左室肥大和擴張。另一方面CTRP9可以在MI后通過激活AMPK信號傳導逆轉LPS誘導的小鼠左室功能障礙和炎癥的影響[6]。CTRP9還可以通過PKA依賴性途徑減輕了心肌梗死后不良的心室重塑,并改善AMI后心肌細胞的凋亡和纖維化[7]。CTRP9通過增加nNOS和eNOS的表達和激活,從而促進nNOS和eNOS的來源NO的合成來保護異丙腎上腺素誘導的心室重塑,減輕心肌肥厚、心肌纖維化,改善心功能。目前心室重塑的發(fā)病機制尚未完全闡明,但是β腎上腺素受體的持續(xù)激活是心室重塑關鍵機制之一。另外Du[18]的研究表明長期存在的β1-腎上腺素能受體的單克隆抗體(β1-AAmAbs)會抑制心源性CTRP9表達從而加重心臟重塑。然而,目前對于β1-AAmAbs誘導CTRP9還原的機制還未完全清楚,這可能是未來研究的新方向。

2.4 保護糖尿病性心臟損傷和增加胰島素敏感性在糖尿病引起的CVD中,胰島素抵抗會增加心肌細胞脂肪酸氧化,同時減少前列環(huán)素合成和eNOS合酶活性。這些變化會導致活性氧(ROS)和活性氮物質(zhì)(RNS)的產(chǎn)生和發(fā)生內(nèi)皮功能障礙,并且導致糖尿病的心臟損傷[19]。研究表明糖尿病會導致血漿CTRP9濃度降低,這在這種病理狀態(tài)下會導致血小板過高活動而誘發(fā)心血管損害,并且TNF-α通過氧化應激介導的轉錄因子抑制心臟CTRP9表達,從而加劇了糖尿病性心臟損傷[20]。因此CTRP9對于減輕糖尿病性心臟損傷的機制還有很多地方有待發(fā)現(xiàn)。研究顯示在2型糖尿病(T2DM)樣本中,靶向刪除CTRP9會降低小鼠的胰島素敏感性,自發(fā)產(chǎn)生胰島素抵抗,空腹胰島素水平升高和胰島素耐受性降低,相反增加CTRP9的表達會促進胰島素的敏感性[9]。表明CTRP9水平升高可能是對T2DM患者胰島素抵抗和炎癥環(huán)境的一種補償性反應。因此,血管疾病和胰島素敏感性可以通過CTRP9調(diào)節(jié)。所以通過保留CTRP9表達或增強CTRP9啟動的信號傳導機制可能是胰島素敏感性的潛在途徑。

3 展望與小結

長久以來,經(jīng)過臨床試驗表明,急性冠脈綜合征患者心肌損傷后肌鈣蛋白Ⅰ、C反應蛋白水平升高,這對于急性冠脈綜合征患者的診斷起著指導作用,所以被廣泛在臨床上應用。但是,未有研究表明肌鈣蛋白Ⅰ、C反應蛋白在預測急性冠狀動脈綜合征患者再發(fā)心血管不良事件中有較高價值。大多數(shù)研究認為,這些因子主要反映了急性冠脈綜合征患者當時心肌梗死嚴重程度,患者經(jīng)過積極臨床治療癥狀好轉后,其數(shù)值大都可恢復至原來水平,對患者遠期預后及治療無明顯指導作用。研究表明CTRP9是一種經(jīng)過研究的具有多效功能的脂肪因子,在減輕胰島素抵抗,抗動脈粥樣硬化,抗炎,抗血小板以及調(diào)節(jié)內(nèi)皮功能和急性心臟損傷中發(fā)揮著有益的作用,是可獨立于APN評估心血管事件的發(fā)生以及預測再發(fā)心血管不良事件的生物學標記物,CTRP9的許多機制尚未完全明確,目前研究多限于動物水平,臨床研究較少,關于CTRP9的機制以及對冠心病治療、預防等問題,隨著人們的不斷研究將進一步完善。